DE2839555B2 - Elektromechanische Antriebsanordnung in einem kleinen Gerät und Verfahren zum Zusammenbau einer solchen Antriebsanordnung in dem Gerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Zusammenbau einer derartigen Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6.

Eine elektromechanische Antriebsanordnung gattungsgemäßer Art ist aus der DE-AS 23 42 544 bekannt. Ihr Motor ist dort in einer Weise, die insoweit dem klassischen Aufbau eines Federtriebwerkes bei einer mechanischen Uhr entspricht, zwischen zwei mittels Abstandspfeilern auf Distanz gehaltenen Platinen aufgebaut, die zugleich als Werkplatte bzw. als Brücke für die Aufnahme des Räderwerks, das vom Rotor des Motors angetrieben wird, dienen. Dabei wird von der einen aieser Platinen einerseits eine Leiterplatte für die elektronische Schaltung zum Antrieb des Motors und andererseits, über Fixierzapfen, der Stator des Motors gehalten, während die andere Platine von Zeigerwellen durchsetzt ist und ein Zifferblatt trägt. Wenngleich in dieser Vorveröffentlichung nicht darauf eingegangen ist, wie eine mit derartiger Antriebsanordnung ausgestattete Uhr komplettiert aussieht, ist anzunehmen, daß diese einerseits das Zifferblatt, rückwärtig die Leiterplatte und dazwischen den Motor tragende Anordnung nach ihrem Zusammenbau in weiteren Arbeitsgängen in ein mehrteiliges, verschließbares (Uhren-)Gehäuse eingesetzt werden muß. Nachteilig bei dieser vorbekannten elektromechanischen Antriebsanordnung ist insbesondere ihr offener Aufbau zwischen zwei auf Distanz anzuordnenden Platinen, wobei eine der Platinen den kompletten Motor und das einseitige Ende der Räderwellen sowie die elektronische Schaltung und damit auch den elektrischen Anschlußteil zu einer elektrischen Energiequelle trägt. Ein solcher Aufbau beidseitig einer zentralen Platine bedingt nämlich erheblichen Fertigungsaufwand und dementsprechende Kosten, gefolgt von weiterem kostenträchtigen Fertigungsaufwand für den nachträglichen Einbau dieser Antriebsanordnung in ein Gehäuse, die der anzustrebenden preisgünstigen Realisierung eines solchen Massenprodukts entgegenstehen.

Aus der DE-AS 24 03 289 ist als elektromechanische Antriebsanordnung für eine batteriebetriebene, quarzgesteuerte Weckeruhr ein in einem separaten Gehäuse aufgebautes Drehspulen-Gangwerk bekannt, das mittels einer einzigen Schraube auf der Leiterplatte für die elektronische Ansteuerschaltung befestigt werden kann. In diesem Gangwerk-Gehäuse ist außerdem das Räderwerk für die Zeigerbewegung untergebracht, das mittels seiner Zeigerwellen durch eine öffnung in der Leiterplatte hindurchgreift. Die Leiterplatte ihrerseits ist in ein das Zifferblalt tragendes und die Aniriebsbattcricn aufnehmendes Uhrwerksgehäiise einzusetzen. Nachteilig bei dieser gattungsähnlichen Antriebsanord-

nung ist insbesondere, daß sowohl der Motor aus Stator und Rotor als auch das gesamte Räderwerk in einem eigenen Gehäuse montiert werden müssen, das seinerseits von der in das eigentliche Uhren-Gehäuse einzusetzenden Leiterplatte getragen wird Eine solche Lösung weist wieder die Nachteile aufwendiger Montageerfordernisse beim Aufbau des Motors und darüberhinaus den Nachteil erheblicher Abmessungen für die Leiterplatte selbst und damit zusätzlicher, funktionell an sich nicht erforderlicher, Kosten auf.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung gattungsgemäßer Art zu schaffen, die bei geringem Raumbedarf einen einfachen, leicht montierbaren Aufbau besitzt und darüberhinaus infoige reduzierter Justage- Erfordernisse 1■> ein preisgünstiges Massenprodukt ergibt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gattungsgemäße Antriebsanordnung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ausgestaltet ist Ein Verfahren zum Zusammenbau euer solchen Anordnung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 6.

Die erfindungsgemäße Amriebsanordnung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß in Abkehr von den herkömmlichen Gegebenheiten ihr Motor nun teilweise (nämlich hinsichtlich des Stators) auf einem extern vorbestückbaren Modul (in Form der Leiterplatte für die elektronische Antriebsschaltung) und teilweise (nämlich hinsichtlich des Rotors) im Uhrengehäuse selbst, in dem auch das Räderwerk und die Anschlüsse zur Speisequelle liegen, vormontiert wird und unter Zusammenfügung des mehrteiligen Gehäuses ohne weitere Justage-Erfordernisse, zugleich mit Ausbildung einer hermetischen Abkapselung gegen funktionsstörende Umwelteinflüsse, komplettiert wird. Diese Lösung erbringt einen besonders einfachen, preisgünstig und funktionssicher montierbaren Aufbau bei Leiterplatten-Abmessungen, die im wesentlichen nicht durch die Größe des Motors, sondern durch den Raumbedarf für die Ausbildung der elektronischen Schaltung bestimmt sind, und damit auch ein Gehäuse vergleichsweise kleiner Abmessungen. Der extern vormontierte Modul aus der Leiterplatte mit Motor-Stator enthält schon sämtliche elektrisch miteinander verbundenen Teile und kann daher ohne irgendwelche weiteren « Verdrahtungserfordernisse, mit einem einzigen Handgriff, in eines der Gehäuseteile eingesetzt werden. Im Zuge dieses Einsetzens erfolgt eine gegenseitige Ausrichtung und Fixierung der beiden Stator-Blechpakete in bezug aufeinander und in bezug auf die ^r>o Lagerstellen, die in diesem Gehäuseteil ausgebildet sind. Je nach den Gegebenheiten des Einzelfalles sind vorher schon die beweglichen Teile der Antriebsanordnung, also das Räderwerk einer Uhr und insbesondere der Motor-Rotor, mit jeweils einem Wellenende in als « vorläufige Halterungen ausgebildete Lager in dieses Gehäuseteil eingesteckt, bzw. nach dem Einsetzen des vormontierten Stator- und Schaltungsmoduls werden diese Wellen mit ihren Rädern in gleicher Montagerichtung eingefügt, ggf. unter Zwischenlage einer ähnlich m> dem Stator am Gehäuse aufliegenden Zwischenplatte zur Halterung des freien Endes kürzerer Wellen. Abschließend braucht lediglich noch ein weiteres Gehäuseteil zum hermetischen Verschließen des Werkraumes unter Umgreifen und damit Fixieren der noch b> frei hochstehenden Räderwerks- und Rotor-Wellenenden aufgesetzt zu werden; d. h., die Antriebsanordnung samt Werk ist komplettiert, ohne in umständlicher Weise einen herkömmlichen Aufbau zwischen zwei als Grundplatte und Brücke wirkenden Platinen durchführen zu müssen, der dann seinerseits erst in ein Gerätegehäuse einzubauen ist

Bei der Antriebsanordnung für e>n kleines, batteriebetriebenes Gerät handelt es sich vornehmlich um den Antrieb einer Zeigeruhr oder einer Schaltuhr, es kann sich aber auch um die Antriebsanordnung eines Schrittschaltwerkes, einer Zeituhr oder beispielsweise eines leistungsarmen rotatorisch betriebenen Gerätes. wie Rührwerks oder Ventilators, oder um den Antrieb eines Signal- oder Registriergerätes handein. In jedem Falle ergeben sich die Vorteile, daß sich die Anzahl der einzelnen in einem Geräte-Gehäuse zu montierenden, also dort zu justierenden und zu befestigenden, Bauteile wesentlich verringern läßt, da zumindest der Stator des Motors der Antriebsanordnung zusammen mit der Antriebsschaltung auf einem Leiterplatten-Modul extern vormontieri und im Zuge des Einsetzens dieses Moduls in ein Gehäuseteil zugleich justiert und in bezug auf die Lagersielfen im Gehäuseteil fesigelegt wird.

Die Weiterbildung gemäß dem Anspruch 2 erbringt insbesondere die zusätzlichen Vorteile, die Halterungsfunktion des Motor-Stators an der Leiterplatte nicht voll den primär den elektrischen Anschlüssen dienenden Spulen-Anschlußstiften übertragen zu müssen, was die Funktionssicherheit des elektrischen Anschlusses durch verringerte Gefahr von Haarriß-Ausbildungen im benachbarten Bereich der gedruckten Schaltung erheblich verbessert.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 erbringt eine zusätzliche Verbesserung der elektrischen Funktionssicherheit, indem nun die Anschlußstifte der Stator-Spule gar keine Befestigungsfunktion mehr auszuüben brauchen.

Die weiterbildende Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist insbesondere deshalb zweckmäßig, weil durch die Klemmhalterung der Statorbleche in der Statorspule nach dem Einführen des vormontierten Moduls in das Gehäuseteil dieses zugleich Stützwirkung auf die Statorspule ausübt, was zur weiteren mechanischen Entlastung des Anschlußbereiches der Staiorspule an die gedruckte Schaltung führt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 5 fördert einen definierten Sitz und damit die Endausrichtung des an der Leiterplatte nur vormontierten Stators, und damit die Funktionstüchtigkeit der Antriebsanordnung insgesamt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung für die Antriebsanordnung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die im wesentlichen maßstabsgerechte Darstellung in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in rückwärtiger Ansicht bei abgznommenem rückwärtigem Gehäuseteil eine batteriebetriebene Uhr mit erfindungsgemäß aufgebauter elektromechanischer Antriebsanordnung,

Fig. 2 in abgebrochener Darstellung die Ansicht entsprechend Fig. 1 bei aufgesetztem rückwärtigem Gehäuseteil,

Fig. 3 in Ansicht auf die Bestückungsseite die Leiterplatte mit dem vormontierten Stator des Motors für die Antriebsanordnung nach Fig. 1,

Fig.4 die gemäß Fig. 3 bestückte Leiterplatte in Draufsicht,

F i g. 5 in vergrößerter Darstellung den Stator der Antriebsanordnung vor seinem Einsetzen in die Leiterplatte gemäß F i g. 3/F i g. 4,

Fig. 6 den Stator in Schnittdarstellung gemäß den

Schnittpfeilern VI-VI in F i g. 5,

Fig. 7 einen Blick in das vordere Gehäuseteil entsprechend F i g. 1, aber ohne eingesetztes Räderwerk der Antriebsanordnung, ohne eingesetzte Leiterplatte mit Motor-Stator und ohne eingelegte Antriebsbatterie, und

F i g. 8 einen Schnitt durch das in F i g. 7 dargestellte Gehäuseteil entlang der dort eingezeichneten Linie VIII-VIII.

Die in den Figuren zur Erläuterung der Erfindung dargestellte Uhr besitzt ein vorderes Gehäuseteil 1 mit einem Werkraum 2 und einem Batterieraum 3 sowie ein rückwärtiges Gehäuseteil 4 mit Batterieraumabdeckung 5. Beide Gehäuseteile bestehen aus Kunststoff und sind mittels an sie angeformter Rastnas in bzw. -Vertiefungen form- und kraftschlüssig, jedoch lösbar miteinander verbunden. Darüber hinaus weist diese Uhr ein zeigerantreibendes Räderwerk 6 auf, dessen Teile sowohl im Raum zwischen dem Boden des vorderen Gehäuseteiles 1 und einer Zwischenplatte 7 als auch im Raum zwischen dieser und dem Boden des rückwärtigen Gehäuseteils 4 in entsprechend ausgebildeten Lagerstellen angeordnet sind. Ferner weist diese besagte Uhr eine Antriebsanordnung mit einem Schrittmotor 8 auf, der aus einer Spule mit Spulenkörper 9, Wicklung 10 und Spulenanschlußstiften 11, zwei Statorblechpaketen 12 und 13, sowie einem Rotor 14 besteht, dessen Ritzel mit dem ersten Rad des Räderwerkes 6 in Eingriff steht. Des weiteren ist eine einseitig kaschierte Leiterplatte 15 vorgesehen, die an ihrer nicht kaschierten Seite unter anderem verschiedene Teile einer elektronischen Schaltungsanordnung 16 trägt, welch letztere, wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich, aus einem Schwingquarz 17, einem Festkondensator 18, einem Trimmerkondensator 19 und einem IC 20 besteht. Diese Bauteile der elektronischen Schaltungsanordnung sind über nicht dargestellte Leiterbahnen der Leiterplatte 15 miteinander verbunden. Die Stromversorgung dieser Bauteile erfolgt durch eine Batterie 21, deren Minuspol über eine im vorderen Gehäuseteil 1 befestigte und einerseits an ihm sowie andererseits an der Leiterplatte anliegende Minuskontaktfeder 22, sowie deren Pluspol über eine Pluskontaktplatte 23 mit den zugehörigen Leiterbahnen der Leiterplatte elektrisch verbunden ist.

Die Pluskontaktplatte 23 ist als Blechstanz- und -biegeteil ausgebildet und mittels abgebogener Zapfen 24 (F i g. 4), die Bohrungen der Leiterplatte durchdringen, an zugehörigen Leiterbahnen angelötet. Die an der Leiterplatte 15 anliegende Kontaktzunge 25 der Minuskontaktfeder 22 ist in der Art eines Messerkontaktes ausgebildet, der eine Kraftkomponente in Richtung Leiterplatte ausübt und diese somit in Einbaulage hält.

Darüber hinaus ist an der Leiterplatte 15 noch ein Schiebeschalter 26 angeordnet, der entlang einer Kante derselben verschiebbar ist und je nach Stellung mittels an ihm angeformter sowie mit Leiterbahnen zusammenwirkender Federkontakte 27 die Impulszuführung vom IC 20 zur Spule des Schrittmotors zu unterbrechen bzw. freizugeben vermag.

Wie in den F i g. 5 und 6 detailliert dargestellt, besteht jedes der beiden Statorblechpakete 12 bzw. 13 aus zwei Statorblechen mit jeweils unterschiedlich langen Fixierungsarmen 28 bzw. 29. Mittels dieser Fixierungsarme 28 bzw. 29 sind die Statorblechpakete 12 bzw. 13 auf Umschlag in einer Durchgangsbohrung 30 des Spulenkörpers 9 eingesetzt Diese Durchgangsbohrung 30 besitzt einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit derartiger Abmessung, daß die eingesetzten und in Dickenrichtung mittels einer vorspringenden Druckrippe 31 (Fig.6) exakt fixierten Statorbleche in deren Querrichtung geringfügig gegeneinander verschiebbar ^r) sind. Darüber hinaus sind an den einzelnen Statorblechen der beiden Statorblechpakete 12 bzw. 13 sowie am Spulenkörper 9 vorspringende Fixierungsnasen 32 bzw. 33 angeformt, die diesen zugeordnete Durchbrüche 34 der Leiterplatte 15 durchdringen. In der Leiterplatte

in sind außerdem nicht dargestellte Bohrungen zur Hindurchführung der Spulenanschlußstifte 11 vorgesehen; diese werden an die zugehörigen Leiterbahnen angelötet, so daß die Spule dann ohne Verwendung zusätzlicher Befestigungsmittel an der Leiterplatte befestigt ist, gleichzeitig aber auch die beiden Statorblechpakete unverlierbar an der L-eiterⁿlatte vorfixiert sind.

Die Befestigung der Spule an der Leiterplatte 15 kann jedoch auch durch an sie angeformte federnde Rastelemente erfolgen, die Randbereiche der Durchbrüche 34 der Leiterplatte 15 hintergreifen.

Eine endgültige Fixierung der Statorbleche der beiden Statorblechpakete 12 bzw. 13 untereinander sowie gegenüber dem Rotor 14 und den weiteren Teilen der Uhr ist durch Fixierungszapfen 35 (Fig.7 und 8) bewerkstelligt, die Aufnahmebohrungen bzw. Durchbrüche 36 (Fig.5) der Statorbleche durchdringen und am oberen Ende von Pfeilern 37 angeordnet sind, die am vorderen Gehäuseteil 1 angeformt sind. Diese Pfeiler 37

ju weisen außerdem Auflageflächen 38 auf, auf denen die Statorblechpakete 12 bzw. 13 aufliegen. Mit 43 ist schließlich ein weiterer Pfeiler bezeichnet, der ein Lager für den Rotor 14 aufweist.

Die Leiterplatte 15 ist im vorderen Gehäuseteil 1 und

3ϊ dort in entsprechend ausgebildeten Aufnahmeelementen parallel zur Rotorachse gelagert Bei diesen Aufnahmeelementen handelt es sich um Führungsrippen 39, an denen sich die Leiterplatte 15 seitlich abstützt. Zur Lagesicherung der Leiterplatte 15 in deren

ίο Längsrichtung ist in dieser eine Rastvertiefung 40 (Fig. 3) eingeformt, in die eine am vorderen Gehäuseteil 1 angeformle Querrippe (F i g. 7) eintaucht

Nachstehend ist die Montage der vorstehend beschriebenen Anordnung anhand verschiedener Verfahrensschritte näher erläutert.

Zunächst werden bei einem ersten Verfahrensschritt die beiden Statorblechpakete 12 bzw. 13 mit den an den einzelnen Statorblechen angeformten Fixierungsarmen 28 bzw. 29 in die Durchgangsbohrung 30 des

so Spulenkörpers 9 eingesetzt.

Anschließend wird die Spule in einem weiteren Arbeitsgang an der Leiterplatte 15 angebracht, wobei die Spulenanschlußstifte 11 durch die zugehörigen Bohrungen der Leiterplatte hindurchgeführt und die Fixierungsnasen des Spulenkörpers 9 sowie der Statorbleche in die beiden Durchbrüche 34 der Leiterplatte 15 eingeführt werden. Bei diesem Vorgang werden gleichzeitig die Statorbleche lagemäßig vorfixiert

Im nächsten Arbeitsgang werden die Spulenanschlußstifte mit den zugehörigen Leiterbahnen der Leiterplatte 15 verlötet Die Spule und die beiden Statorblechpakete sind dann unverlierbar mit der Leiterplatte verbunden.

Beim nächsten Verfahrensschritt wird die Leiterplatte mit den an ihr vormontierten Teilen der Motoranordnung ins Gehäuse in die vorgesehenen Aufnahmeelcmente eingeschoben, wobei bei diesem Einschubvor-

gang gleichzeitig auch die Statorbleche der beiden Statorblechpakete 12 bzw. 13 durch die deren Aufnahmebohrungen 36 durchdringende Fixierungszapfen 35 endgültig in richtige Lage untereinander sowie zum Rotor 14 gebracht werden.

Außerdem wird bei Einschieben der Leiterplatte ins Gehäuse die nach Art eines Messerkontaktes ausgebildete Kontaktzunge 23 der Minuskontaktfeder 22 seitlich ausgelenkt, so daß diese eine Kraftkomponente zwischen einer Gehäusewand 42 und der Leiterplatte aufbaut, durch welche letztere an einige ihrer Führungsrippen angepreßt und somit ohne Verwendung zusätzlicher Befestigungsmittel in Einschublage gehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektromechanische Antriebsanordnung in einem kleinen Gerät, insbesondere in einer batteriebetriebenen Uhr, mit einem in ein mehrteiliges, verschließbares Gehäuse einbaubaren Motor, der einen Stator mit von Statorblechen durchsetzter Statorspule und einen Rotor aufweist, und mit einer Leiterplatte, die eine elektronische Schaltungsanordnung unter anderem für Ansteuerung des Motors trägt, wobei der Motor und die Leiterplatte gerätefest miteinander verbunden sind und gerätefeste Fixierzapfen in Durchbrüche in den Statorblechen eingreifen sowie spulenfeste Anschlußstifte in die Leiterplatte eingreifen und gerätefeste Rotor-Lagerstellen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuseteil (1) mit den Fixierzapfen (35), mit einem Pfeiler (43) für eines der La^er des Rotors (14) und mit Halterungen (Führungsrippen 39, Querrippe 41), zur Aufnahme der mit dem Stator (9/10—12/13) bestückten Leiterplatte (15) parallel zur Achse des Rotors (14), ausgestattet ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (15) Durchbrüehe (34) aufweist, in die die Motor-Statorbleche (12, 13) mit Fixierungsnasen (32) und der Stator-Spulenkörper (9) mit Fixierungsnasen (33) in vormontiertem Zustande eingreifen.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (9/10— 12/13) mit Rastklauen in Leiterplatten-Durchbrüche (34) eingreift.

4. Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (9/10—12/13) einen Spulenkörper (9) aufweist, der in seiner Durchgangsöffnung (30) für die Statorbleche (12, 13) eine vorspringende Druckrippe (31) aufweist.

5. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Achse des Rotors (14) Pfeiler (37) im die Leiterplatte (15) aufnehmenden vorderen Gehäuseteil (1) ausgebildet sind, die oberhalb quer zu ihrer Längsachse ausgerichteter Auflageflächen (38) zu den Fixierzapfen (35) für lagejustierenden Eingriff in Statorblech-Durchbrüche (36) eingesetzt sind.

6. Verfahren zum Zusammenbau einer elektromechanischen Antriebsanordnung in einem kleinen Gerät, insbesondere in einer batteriebetriebenen Uhr, die einen Motor aufweist, der einen Stator mit von .Statorblechen durchsetzter Statorspule und einen Rotor aufweist, und die eine Leiterplatte aufweist, die eine elektronische Schaltungsanordnung unter anderem für Ansteuerung des Motors trägt, wobei der Motor und die Leiterplatte im Montage-Endzustand fest miteinander verbunden sein sollen, indem zwei gerätefeste Fixierzapfen in Durchbrochen in den Stalorblechen eingreifen und spulenfeste Anschlußstifte in die Leiterplatte eingreifen sowie gerätefeste Rotor-Lagerstellen vorgesehen sind, indem der Stator gehäusefest festgelegt wird und der Rotor in eine gehäusefeste Lagerstein eingesteckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator neben Bauelementen für die elektronische Schaltungsanordnung auf die Leiterplatte gesteckt und elektrisch sowie mechanisch, aber noch justierbar mit ihr verbunden wird, daß die vormon

ι ο

tierte Leiterplatte in Führungen in ein Gehäuseteil eingesetzt und dabei der Stator mittels ihn durchgreifender gehäusefester Fixierzapfen gehäusefest ausgerichtet wird, woraufhin der Rotor des Motors und ein Räderwerk der Antriebsanordnung mit jeweils einem Wellenende in im Gehäuseteil ausgebildete, als Lager dienende Haltet ungen eingesteckt und durch Verschließen des Gehäuses mittels eines weiteren Gehäuseteils an ihren freien Enden umgriffen und gehäusefest festgelegt werden.