DE2948331A1

DE2948331A1 - Stimmgabelschwinger und verfahren zur einstellung der frequenz eines stimmgabelschwingers

Info

Publication number: DE2948331A1
Application number: DE19792948331
Authority: DE
Inventors: Minoru Inoue; Shigeru Kogure; Eishi Momosaki
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1980-06-19
Also published as: FR2443164A1; US4320320A; DE2948331C2; FR2443164B1; CH646304GA3

Description

Stimmgabelschwinger

und Verfahren zur Einstellung der Frequenz eines Stimmgabelschwingers

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Stimmgabelschwinger, insbesondere einen Stinungabelkristallschwinger, nach dem Oberbegriff de;? Anspruchs 1.

Bekannte Stimmgabelkristallschwinger leiden an dem Nachteil einer starken Temperaturabhängigkeit ihrer Resonanzfrequenz, die über der Temperatur einer parabelförmigen Kurve folgt, deren Scheitelpunkt etwa bei Raumtemperatur liegt. Es sind andererseits AT-Schnitt-Kristallschwinger bekannt, deren Resonanzfrequenz bei Raumtemperatur eine äußerst geringe Temperaturabhängigkeit zeigten. Ihre Resonanzfrequenz liegt aber im Bereich von einigen MHz. Je höher die Resonanzfrequenz des Schwingers, desto größer ist der Energieverbrauch,u. a. auch durch die erforderliche Frequenzteilung, wenn eine bestimmte Arbeitsfrequenz durch Teilung der Resonanzfrequenz des Schwingers erzeugt werden muß. Dieser Energieverbrauch macht einen Schwinger mit hoher Resonanzfrequenz für den Einsatz bei elektronischen Armbanduhren mit verhältnismäßig ge-

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ringer Energiespeicherkapazität ungeeignet.

Man hat versucht, den Temperaturgang von Stimmgabelkristallschwingern mit Hilfe eines Kondensators mit einem dielektrischen oder thermoempfindlichen Element, etwa einem Thermistor, zu kompensieren. Da es jedoch äußerst schwierig ist, die Eigenschaften des Schwingers mit denen des thermoempfindlichen Elements in Einklang zu bringen, ergaben sich für solche Schwinger bei Massenfertigung noch größere Ungenauigkeiten als ohne Kompensation.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit eines Stimmgabelschwingers, speziell eines Stiinmgabelkristallschwingers, zu verbessern, so daß er sich als äußerst genaue Referenzzeit-Quelle, speziell für eine Uhr, eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht zur Erläuterung eines Schnittwinkels einer Quarzplatte zur Herstellung

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eines herkömmlichen Stimmgabelkristallschwingers,

Fig. 2 eine Darstellung einer Schwingungsweise eines herkömmlichen Stimmgabelkristallschwingers,

Fig. 3 ein praktisches Beispiel des Temperaturgangs der Frequenz eines herkömmlichen Stimmgabelkristallschwingers,

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung des Schnittwinkul einer Quarzplatte zur Herstellung des erfindunqsgemäßen Stimxngabelkristallschwingers,

Fig. 5 eine Ansicht zur Erläuterung einer Schwingungsweise des erfindungsgemäßen Schwingers,

Fig. 6 ein praktisches Beispiel des Temperaturgancjs

der Frequenz des erfindungsgemäßen Schwingers,

Fig. 7 die Darstellung der Verteilung einer Schwingungsauslenkung (Schwingungsweise) des erfindungsgomnik Schwingers,

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung einer Schwingungs kopplung zweier im erfindungsgemäßen Schwinger auftretender Schwingungsweisen,

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COPY I ORIGINAL INSPECTED

Fig. 9 eine Darstellung zur Erläuterung des Temperaturgangs der Frequenz des erfindungsgemäßen Schwingers,

Fig. 10 eine Darstellung zur Erläuterung der Grundlagen

des Temperaturgangs der Frequenz des herkömmlichen Stimmgabelquarzkristallschwingers,

Fig. 11 eine Darstellung zur Erläuterung der Grundlagen des Temperaturgangs der Frequenz des erfindungsgemäßen Schwingers,

Fig. 12 ein praktisches Beispiel einer Oszillatorschaltung mit dem erfindungsgemäßen Schwinger,

Fig. 13 Darstellungen zur Erläuterung der Frequenzabweichung infolge unterschiedlicher Lagen,

Fig. 14 Darstellungen zur Erläuterung einer Ausführungsund 15

form des erfindungsgemäßen Schwingers, wobei Fig.

eine perspektivische Ansicht zur Angabe der äußeren Größe des Schwingers und Fig. 15 eine Ansicht zur Erläuterung eines Schritts des Herstellungsverfahrens sind,

Fig. 16 Ansichten zur Erläuterung eines anderen Beispiels und 17

der Erfindung mit einem anderen Schnittwinkel für

den erfindungsgemäßen Schwinger,

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COPY

Fig. 18 Ansichten zur Erläuterung eines Bereichs und 19

anderen Schnittwinkels für den erfindungsgemäßen Schwinger,

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Stimmgabelkristallschwingers,

Fig. 21 eine Darstellung zur Erläuterung des Ausschneidens einer Kristallplatte aus einem Kristall gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 22 die Dickenabhängigkeit dös ersten, des zweiten und des dritten Temperaturkoeffizienten der Freque einer Biege-Grundschwingung, im Fall einer Kopplun einer Biegeschwingung mit einer Torsions-Grundschwingung,

Fig. 23 den Temperaturgang der Resonanzfrequenz im Kombischwinger bzw. im herkömmlichen Stimmgabelquarzkristallschwinger ,

Fig. 24 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingers, bei dem Gewichte angefügt sind, um eine Streuung des Temperaturgangs der Resonanzfrequenz zu korrigieren,

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COPY Ti ORIGINAL INSPECTED

Fig. 25 eine Darstellung der Biege- und Torsionsauslenkungen längs der Länge des erfindungsgemäßen Schwingers,

Fig. 26 eine Änderung der Resonanzfrequenz im Betriebsweisendiagramm, wenn ein Gewicht an einem Knotenpunkt einer Biegeschwihgung im Kömbischwinger angefügt wird, bei dem eine Grundschwingung einer Brechungsschwingung mit einer Torslons-Grundschwingung gekoppelt ist,

Fig. 27 die Änderung einer Resonanzfrequenz in einem Betriebsweisendiagramm, wenn ein Gewicht am vorderen Ende der Stimmgabelarme in einem Kombischwinger angefügt wird, bei dem eine Kopplung zwischen einer Grundschwingung einer Brechungsschwingung und einer Torsions-Grundschwingung besteht,

Fig. 28 eine Verteilung in Längsrichtung der Stimmgabel einer Auslenkung Ux in X-Achs-Richtung einer ersten Biege-Oberschwingung und des Torsionswinkels T einer Torsions-Grundschwingung,

Fig. 29 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Schwingers in einer elektronischen Armbanduhr,

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■/■'*'

Fig. 30 eine perspektivische Ansicht einer weiteren praktischen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 31 ein Betriebsweisendiagramm zur Darstellung eines Kopplungsbereichs, wenn der Schnittwinkel und äußere Abmessungen im Verhältnis zur Dicke mit den optimalen Vierten übereinstimmen,

Fig. 32 eine perspektivische Ansicht einer anderen praktischen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 33 die Abhängigkeit des ersten Temperaturkoef f izj ont.e und der Differenz zwischen der Resonanzfrequenz einer ersten Biege-Oberschwingung und einer Torisio Grundschwingung von der Dicke des Schwingers,

Fig. 34 die Abhängigkeit des zweiten Temperaturkoeffi/icnt von einem Schnittwinkel des Schwingers,

Fig. 35 eine Kurve, die sich ergibt, wenn der Temperatvirgang der Frequenz im Bereich von O ⁰C bis 40 ⁰C auf ein Minimum eingestellt wird,

Fig. 36 die Abhängigkeit der Resonanzfrequenzen vom Gowicht einer zusätzlichen Masse,

030025/0625 ~ , Oopy

Fig. 37 die Änderung einer Resonanzfrequenz, wenn eine Masse an einem Knotenpunkt der Schwingung angesetzt wird, und

Fig. 38 ein Verfahren zur Einstellung einer Frequenz des erfindungsgemäßen Kombischwingers.

Fig. 1 zeigt einen Schnittwinkel τ* / unter dem eine Quarzplatte zur Herstellung eines Stimmgabelkristallschwingers aus einem Kristall herausgeschnitten wird. Der Winkel ^ψ liegt im Bereich von +2° bis +5°. Die Buchstaben X, Y und Z bezeichnen die elektrische, die mechanische bzw. die optische Achse des Quarzkristalls. Mit 11 ist die aus dem Quarzkristall herausgeschnittene Quarzplatte bezeichnet. Fig. 2 zeigt einen Stimmgabelquarzkristallschwinger, der aus der Quarzplatte 11 hergestellt wurde. Mit "12 ist die Richtung von Auslenkungen der Schwingung bezeichnet, während 13 eine Verteilung der Auslenkung der Schwingung in Richtung der Stimmgabelarme ist (die Verteilung einer Auslenkung der Schwingung in Richtung der Stimmgabelarme wird nachfolgend als Schwingungsweise bezeichnet) . Der Temperaturgang der Resonanzfrequenz eines herkömmlichen Stimmgabelquarzkristallschwingers mit dieser Schwingungsweise ist in Fig. 3 gezeigt. Die Ordinate Δί/f in Fig. 3 ist wie folgt definiert:

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₌ f(T) - f(20) ,

f(20) *"

darin ist f(T) die Resonanzfrequenz bei irgendeiner Temperatur T in ⁰C, während f(20) die Resonanzfrequenz bei 20 ⁰C ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ändert sich die Resonanzfrequenz des herkömmlichen Stimmgabelquarzkristallschwingers längs einer parabelförmigen Kurve über der Temperatur, ist also nicht temperaturstabil. Da außerdem die Güte Q des in Resonanz befindlichen Schwingers nur 100.000 beträgt, ist die säkulare Änderung der Resonanzfrequenz hoch und hat den Nachteil, daß sich die Frequenz abhängig von der Lage des Schwingers in bezug zur Richtung der Schwerkraft ändern kann (dies wird als lagobedingte Frequenzabweichung bezeichnet). AT-Schnitt-Quarzkristallschwinger, die bislang bei der Nachrichtenübertragung verwendet wurden, zeigen weniger Frequenzabweichung infolge von Alterung oder Lageunterschieden, jedoch ist ihre Resonanzfrequenz so hoch, daß ihr Einsatz in einem Kristalloszillator mit einem hohen Strom- bzw. Energieverbrauch verbunden ist. Dies hat den Nachteil, daß eine Miniaturisierung und Massenproduktion nicht ohne weiteres durchgeführt werden können.

Grundlegende Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und einen Kristallschwinger mit folgenden Eigenschaften zu schaffen:

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(1) einer temperaturstabilen Resonanzfrequenz,

(2) einem geringen Leistungsverbrauch,

(3) einer geringen Größe und

(4) einer guten Massenhersteilbarkeit.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll nun im einzelnen beschrieben werden.

Fig. 6 zeigt ein konkretes Beispiel des Temperaturgangs der Frequenz eines erfindungsgemäßen Stimmgabelkristallschwingers (nachfolgend vereinfachend als "Schwinger" abgekürzt). Die Definition der Ordinate wurde bereits in Verbindung mit Fig. gegeben. Wie auf einen Blick erkennbar, ist dieser Temperaturgang gegenüber dem herkömmlichen von Fig. 3 erheblich besser. Die praktischen Gegebenheiten zur Schaffung des in Fig. 6 gezeigten Temperaturgangs sollen nun erläutert werden.

Fig. 4 zeigt einen Schnittwinkel einer Quarzplatte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schwingers aus einem Kristall. Der Winkel γ liegt im Bereich von 0° bis -15°, wenn man eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn um die elektrische Achse X positiv zählt. Die Achsbezeichnungen X, Y und Z entsprechen denen von Fig. 1. Fig. 5 zeigt eine allgemeine Ansicht des mit 22 bezeichneten und aus der Quarzplatte 21 von Fig. 4 hergestellten Schwingers gemäß der Erfindung. Die Bezugszahlen 23 und 24 bezeichnen die Stimmgabelarme. 25 und 26 bezeichnen die Schwingungs·

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auslenkungen der Grundwelle einer Biegeschwingung in der Quarzplatte. 27 und 28 zeigen eine Schwingungsweise der Grundwelle einer Torsionsschwingung um eine Mittelachse der Stiniingabelarme. Fig. 7 zeigt eine Verteilung Ux längs der Achse Y¹ einer Schwingungsauslenkung in der Richtung X der Grundwclle der Biegeschwingung. Fig 7 zeigt ferner eine Verteilung T (eine Verteilung eines Drillwinkels um eine Mittelachse) längs der Achse Y¹ der Grundwelle der Torsionsschwingung. In Fig. 7 bezeichnet der Buchstabe A ein vorderes Ende des Schwingers und der Buchstabe B den Ansatzpunkt der Stimmgabelarme. Die Schwingungsweise der Grundwelle der Biegeschwingung, die in dom bei der Erfindung einzusetzenden Schwinger auftritt, wird allgemein als eine Verteilung Ux bezeichnet. Die Schwingungsweise der Grundwelle der Torsionsschwingung der vorliegenden Erfindung wird allgemein als Verteilung T bezeichnet. Es zeigt sich, daß zwischen A und B ein Minimum der Torsionsschwingung besteht:. Die Auslenkungswerte Ux und T sind entgegengesetzt zueinander (die Phase ist entgegengesetzt) an den Stimmgabelarmen 2 3 und 24. Die Resonanzfrequenz der Schwingungsweise Ux wird zu f , die Resonanzfrequenz der Schwingungsweise X zu f_T gemacht. DJo Form des in Fig. 5 gezeigten Schwingers 22 ist hinsichtlich der äußeren Form und der Dicke t so ausgelegt, daß die beiden Frequenzen f_D und f_ in einem engen Verhältnis stehen. Fig. 8 zeigt die Art der Änderung der Resonanzfrequenzen f und f , wenn die Dicke t geändert wird. Auf der Ordinate in Fig. 8 ist die Frequenz., auf der Abszisse die Dicke t aufgetragen. Fig. 9

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zeigt den Temperaturgang der Frequenz f„ mit der Dicke t al.·; Parameter bei einem geeigneten Schnittwinkel im Bereich zwischen 0° und -15°. Die mit 91 bezeichnete Kurve ist der Temperaturgnng der Frequenz f_ß für t = t.. (siehe Fig. 8) , 92 ein typisches Beispiel des Temperaturgangs bei einer Dicke t im Bereich von t₂ bis t₃· Die Kurve 94 entspricht dem Temperaturgang der Frequenz f für t = t.. Wenn also der Schnittwinkel γ einen geeigneten Wert im Bereich von 0° bis -15° erhält und die Dicke zwischen t.. und t- ausgewählt wird, läßt sich ein erwünschter Temperaturgang für die Schwingung der Frequenz f_n erreichen.

Die Frequenzen der Biegeschwingungen und der Torsionsschwingungen, die im erfindungsgemäßen Schwinger auftreten, werden allgemein mit f-, bzw. f_ bezeichnet. Für die Grundwellen wird daneben mitunter auch f _Q bzw. f _Q verwendet. Die Differenz f„ - f_ und insbesondere f_Q - f_₀ wird als Af bezeichnet. Die Aussage, daß die Platte eine solche Dicke t besitzt, daß die Differenz zwischen den Frequenzen der Biege-Grundschwingung und der Torsions-Grundschwingung weniger als 15 % der Frequenz der Biege-Grundschwingung beträgt, besagt

^fB0 ^fT0

BO

0,15 (2)

Das heißt, daß, wenn in Fig. 8

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- 21 -

Bo-2

ist, die Dicke t größer als t» ist.

Es soll nun erklärt werden, warum man durch geeignete Auswahl der Dicke t zwischen t~ und t₃ den in Fig. 9 bei 92 gezeigten besseren Temperaturgang der Frequenz erreicht. Der Temperaturgang der Frequenz, wie er in den -Fig. 3, 6 und 9 gezeigt ist, kann als Taylor'sehe Reihe bei T = 20 ⁰C oder dergleichen unter Bezug auf die obige Definition ausgcdrückl: werden:

- a(T-20) + b(T-2O)² + c(T-2O)³ (4)

Nach dem dritten Glied ist eine recht gute Annäherung erreicht. Die Koeffizienten a, b und c sind der erste, der zweite bzw. der dritte Temperaturkoeffizient. Wie in Fig. 8 gezeigt, werden die Werte von f_ und f , wenn sie nah beieinander liegen,

JtJ 1

in Wechselwirkung miteinander treten, was nachfolgend als Kopplung zwischen den Frequenzen bezeichnet werden soll. Wenn sich die Werte f und f_ ausreichend voneinander unterscheiden, tritt diese Kopplung nicht auf, so daß sich unabhängige Temperaturgänge der Frequenzen f_R und f ergeben. Fig. 10 zeigt den Verlauf der Temperaturkoeffizienten a und b der obigen Gleichung (4) abhängig vom Schnittwinkel ψ bei voneinander unabhängigen Frequenzen f_ß und f . Wie aus dieser Figur erkennbar, führt

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eine Einstellung des Schnittwinkels τ von etwa +2° bis + 5° zu einem Wert a = O. Da der Viert von c klein genug ist, um vernachlässigt werden zu können, hängt der Temperaturgang der Frequenz allein von b ab. D. h., der Temperaturgang ist die parabelförmige Kurve des bekannten, in Fig. 3 gezeigten Stimmgabelkristallschwingers. Gemäß der Erfindung ist beabsichtigt, eine Kopplung zwischen den Werten von f_n und f„ herzustellen und den Temperaturgang der Frequenz durch eine enge Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz f_D der Grundwelle der Biegeschwingung und der Resonanzfrequenz f_ der Grundwelle der Torsionsschwingung (Fig. 8). zu verbessern. Zunächst werden die Werte von f und f dadurch in enge Beziehung zueinander versetzt, daß die Dicke einen der Werte t.. , t_, t,, t, etc. erhält. Wenn die Werte der Frequenzen f_D und f_ gemäß Fig. 8 in enger Beziehung zueinander stehen, wird die Frequenz f_ von der Frequenz f_T beeinflußt. Dabei ergibt sich bei t = t_ ein größerer Einfluß als bei t = t.. Die Wirkung wird von t~ zu t₃ und zu t. weiter gesteigert (dies wird später dadurch ausgedrückt, daß eine größere Kopplung vorgesehen wird). Es zeigt sich, daß der Temperaturgang der Frequenz f_ß von der Frequenz f_, beeinflußt wird und außerdem von der Dicke t abhängt.

Fig. 18 zeigt eine Darstellung der Dicke t und des zweiten Temperaturkoeffizienten b über verschiedenen Schnittwinkeln ^. Dabei ist die Dicke t abhängig vom Schnittwinkel ψ jeweils so gewählt, daß der erste Temperaturkoeffizient a ständig null ist.

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i· Λ ·

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Unter der Voraussetzung von j = V. und t = t sowie τ = γ und t = t-, wird b gleich null.

In Fig. 11 ist mit der Darstellung der Temperaturkoeffizienton ä, b und c von Gleichung (4) gezeigt, wie der Temperaturgang der Frequenz f_ des Schwingers (eine Resonanzfrequenz der Grundwelle der Biegeschwingung) in bezug auf eine Änderung der Dicke t geändert wird, wenn r= f.. Man erkennt, daß unter der Voraussetzung von t = t_ft sowohl a gleich null als auch b gleich null sind. Es ist vorausgesetzt, daß der Wert t_a in Fig. 11 und der Wert t in Fig. 18 identisch sind. Unter dieser Voraussetzung hängt der Temperaturgang der Frequenz nur vom dritten Temperaturkoeffizienten c ab und entspricht daher einer kubischen Kurve. Dies ist der Temperaturgang der Frequenz des erfindungsgemäßen Schwingers, wie er bei 92 in Fig. 9 und 61 in Fig. 6 gezeigt ist. Die richtigen Vierte des Schnittwinkels \ und der Dicke t hängen von der Form des Schwingers und den Frequenzen f„ und f_T ab. Mit der Angabe, daß die Quarzplatto aus einem Quarz durch Drehen um die elektrische Achse in einem Bereich von 0 bis -15° gewonnen wird, ist gemeint, daß ein geeigneter Schnittwinkel τ* im Bereich um r. abhängig von der Form des Schwingers und den anzuwendenden Frequenzen f oder f_T liegt. Eine bevorzugte Ausführungsform des Schwingers mit einer Grundfrequenz der Biegeschwingung von unter etwa 100 kHz mit einem Temperaturgang der Frequenz, wie er in Fig. 6 ge-

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OOPY

zeigt ist, kann unter den Voraussetzungen geschaffen werden, daß * f = f_ - f_ ~ 1 bis 10 kHz für f_D ~ 100 kHz ist, während die Dicke t = 80 bis 100 μΐη und Ύ" = -11° oder so sind. Andere Werte von f_n, f_m, t, T können durch eine theoretische Analyse in bezug auf eine Kopplung der beiden Frequenzen ebenfalls erhalten werden. In einem Experiment kann man den Stimmgabelkristallschwinger der vorliegenden Erfindung erhalten. Beim erfindungsgemäßen Schwinger liegt der Temperaturgang der Frequenz, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, unter 1,6 ppm (Teile pro Million) in einem Bereich von 0 ⁰C bis 40 ⁰C.

Die Aussage durch Drehung in einem Bereich von +10° bis + 35° soll den Schnittwinkel Y = Tf_B oder so in Fig. 18 definieren. Auch bei diesem Schnittwinkel kann bei b gleich null durch Wahl von t = t_ß a = 0 gemacht werden, so daß der Temperaturgang der Frequenz wiederum nur wie bei Fig. 6 von c abhängt. Fig. 16 zeigt diesen Schnittwinkel.

Fig. 19 zeigt die Dicke t und den zweiten Temperaturkoeffizienten b abhängig von dem in Fig. 17 definierten Winkel 0 . Die in Fig. 19 gezeigte Dicke t ist diejenige, bei der vom jeweiligen Winkel Q der erste Temperaturkoeffizient a = 0 ist. Der Winkel Q ergibt sich gemäß Fig. 17 durch eine Drehung der Kristallplatte im Gegenuhrzeigersinn (positive Drehrichtung), wenn man von der positiven Seite der Y-Achse aus sieht. Ähnlich wie bei der vorbeschriebenen Anordnung sind die Werte von a und b null, wenn t = t und Q=Q. Auch hier ergibt sich das in

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Fig. 6 dargestellte Ergebnis. Dieses Ergebnis wird auch erreicht, wenn t = t_, und θ = θ_η. Die Aussage "hergestellt aus einem Kristall durch Drehen um die mechanische Achse in einem Bereich von -25 bis -35°" bezieht sich auf einen Schnittwinkel θ von ungefähr G = Θ_Α (siehe Fig. 19). Die Aussage "hergestellt aus einem Kristall durch Drehen um die mechanische Achse in einem Bereich von + 25 bis +55°" bezieht: sich auf einen Schnittwinkel θ von ungefähr Θ· = 0_ß (siehe Fig. 19).

Die Aussage "eine solche Dicke, die einen Unterschied zwischen jeder der Frequenzen der Grundwelle der Biegeschwingung und der Grundwelle der Torsionsschwingung im Stimmgabelkristallschwinger von weniger als 15 % der Frequenz der Grundwolle dor Biegeschwingung hervorruft", bezieht sich auf eine Dicke von etwa t = t und t = t in den Fig. 18 und 19. Wenn diese Differenz kleiner als 15 % ist, dann läßt sich die beschriebene Wirkung im Hinblick auf den durch die Kopplung verursachten Einfluß erzielen. Die oben beschriebenen Schnittwinkcl V* a / VtJ' 0_a ^un<ä ö sind einige praktische Beispiele. Auch wenn die Platte ein wenig in irgendeine Richtung um etwa diese Schnittwinkel gedreht wird, dann läßt sich die beschriebene Wirkung auf der Grundlage desselben Prinzips erreichen, ohne daß dies noch weiter ausgeführt werden müßte.

Der herkömmliche Stimmgabelkristallschwinger zeigt einem Temperaturgang seiner Resonanzfrequenz von 14 ppm (Fig. 3),

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während der Wert des erfindungsgemäßen Schwingers kleiner als 1,6 ppm ist. Auf die beschriebene Weise läßt sich also ein Schwinger mit einer temperaturstabilen Resonanzfrequenz herstellen, der damit die erste der geforderten vier Eigenschaften erfüllt. Im Vergleich mit dem Q-Wert des bekannten Stimmgabelkristallschwingers, der im Bereich von 70.000 bis 100.000 liegt, sind mit der Erfindung Q-Werte der Frequenz f_ß des Schwingers von 100.000 bis 150.000 erreichbar. Dieser Q-Wert dient der Einschätzung der Stabilität des Werts und führt zu einer weiteren Verbesserung der Frequenzstabilität. Wenn daher ein erfindungsgemäßer Schwinger in einem Kristalloszillator verwendet wird, dann ergibt sich eine verbesserte Stabilität der Schwingungsfrequenz und eine verringerte Frequenzänderung infolge von Alterung. Dies gilt gleichermaßen für die Schwinger nach den Ansprüchen 1 und 2 der vorliegenden Anmeldung.

Bei einem herkömmlichen Stimmgabelquarzkristallschwinger tritt eine lagebedingte Änderung der Resonanzfrequenz abhängig von der Einstellrichtung des Schwingers in bezug auf die Richtung der Schwerkraft auf. V/ie in Fig. 13 dargestellt, hat sich gezeigt, daß sich die Resonanzfrequenz abhängig davon ändert, ob entweder die Plattenseite A oder B des Stimmgabelquarzkristallechwingers unten lag. Der Buchstabe g zeigt in der Figur die Richtung der Erdbeschleunigung an. Die Richtung von g soll, als die "untere" Richtung bezeichnet werden. Infolge der Tatsache, daß eine Elastizitätskonstante eines Quarzkristall-

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schwingers eine Anisotropie aufweist und außerdem eine aus einem Quarzkristall herausgeschnittene Quarzplatte aus der X-Y-Ebene versetzt ist (siehe Fig. 1) besteht ein Einfluß der Schwerkraft in Abhängigkeit davon, welche der Oberflächen A oder 3 des in Fig. 13 gezeigten Quarzkristallschwingers unten liegt. Es kann daher auch gesagt werden, daß die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit davon geändert worden kann, ob entweder die Oberfläche A oder die Oberfläche H unten liegt. Man kann ferner sagen, daß, wenn der Schwinger aufrecht steht, wie in der rechten Darstellung von Fig. 13, die Resonanzfrequenz sich von der horizontalen Lage unterscheidet. Zur Vermeidung dieser lagebedingten Frequenzabweichungen kann die Resonanzfrequenz erhöht werden oder eine Oberschwingung genutzt werden. Wie bereits beschrieben, hat der erfindungsgemäße Schwinger eine relativ geringe lagebedinqt.o Frequenzabweichung wegen der hohen Frequenz f von etwa 1OO KHx.. Beim herkömmlichen Stimmgabelquarzkristallschwinger betrug die lagebedingte Frequenzabweichung etwa 0,02 ppm, ein Wert der vom erfindungsgemäßen Schwinger unterschritten wird. Dies gilt gleichermaßen für die Schwinger nach den Ansprüchen 1 und 2 der Anmeldung.

Fig. 12 zeigt ein praktisches Blockschaltbild einer Anordnung eines Quarzkristalloszillators mit dem erfindungsgemäßen Schwinger. In dieser Figur ist 121 ein Inverter in CMOS-Tcchn i.k , 122 ist der erfindungsgemäße Schwinger. 123 und 124 sind Kondensatoren. 125 ist ein Frequenzteiler (beispielsweise eine

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Flipflopschaltung) zur Teilung der Ausgangsfrequenz des Oszillators. 126 ist eine Vorrichtung zur Zeitanzeige (beispielsweise die Zeitanzeigevorrichtung einer Uhr). Es bedarf keiner speziellen Maßnahme im Oszillator, damit der erfindungsgemäße Schwinger etwa bei der Grundwelle der Biegeschwingung schwingt. Da der Resonanzwiderstand der Torsionsschwingung gewöhnlich höher als der der Biegeschwingung in dem erfindungsgemäßen Schwinger, in dem beide Schwingungsweisen auftreten, ist, schwingt dieser Schwinger nur bei etwa f„, selbst wenn es sich um einen normalen Oszillator ohne spezielle Anordnung handelt. Daher sind die verschiedenen Frequenzeigenschaften des Oszillators (z. B. der Temperaturgang der Frequenz) die Eigenschaften von f_, die bereits beschrieben wurden. Es ist nicht nötig auszuführen, daß besondere Maßnahmen für ein Muster der auf der Oberfläche des Schwingers anzuordnenden Elektroden und zur Erhöhung des Resonanzwiderstands vorgesehen werden können, um das Schwingen bei f_D zu erleichtern. Natürlich braucht der Oszillator nicht in CMOS-Technik aufgebaut zu sein, sondern es kann sich um einen normalen Transistoroszillator oder um einen Röhrenoszillator handeln.

Infolge der Tatsache, daß ein normaler Oszillator gebildet werden kann, kann eine Kristalloszillatorschaltung ohne jegliche Abwandlung in einer elektronischen Armbanduhr, bei der bereits ein niedriger Energieverbrauch realisiert wurde, verwendet werden. Ein herkömmlicher AT-Schnitt-Kristallschwinger

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mit gutem Temperaturverhalten in bezug auf die Frequenz besitzt eine hohe Schwingungsfrequenz von einigen MHz, während der erfindungsgemäße Schwinger mit ungefähr 100 kHz nur einige Zehntel dieses Werts besitzt. Da der Energieverbrauch des Oszillators angenähert proportional der Schwingungsfrequenz ist, beträgt, wenn der erfindungsgemäße Schwinger etwa bei dem Wert von f_D wie in der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 12 betrieben wird, der Energieverbrauch einige Zehntel desjenigen eines herkömmlichen AT-Schnitt-Kristallschwingers. In den letzten Jahren ist vorgeschlagen worden, ein Zeitsignal mit einem besseren Frequenz-Temperaturgang dadurch zu erhalten, daß zwei herkömmliche Stimmgabelkristallschwinger eingesetzt werden. Es hat sich aber gezeigt, daß dieser Vorschlag zwei Kristallschwinger und eine komplizierte elektrische Schaltung erfordert. Im Vergleich zu diesem Stand der Technik liefert die vorliegende Erfindung die Vorteile eines besseren Temperatur gangs mit einem einzigen Kristallschwinger, wobei die Osziliatorschaltung in herkömmlicher Weise einfach ausgebildet: werden kann. Dies gilt allgemein für alle Ansprüche der vorliegenden Anmeldung.

Die Aussage "eine Anordnung, bei der als Referenzzeit-Signal die Resonanzfrequenz der Grundwelle der Biegeschwingung verwendet wird", bezieht sich auf die Tatsache, daß der Wert der Frequenz f_ß, die in oben beschriebener Weise eine bessere Stabilität besitzt, in einem Oszillator etc. als einer stabilere? Zeitsignalquelle zu verwenden ist. Wenn der erfindungsgoinüße

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Schwinger bei einer solchen Anordnung, wie sie oben beschrieben wurde, verwendet wird, ist es möglich, die zweite der eingangs aufgezählten vier Eigenschaften, nämlich die Schaffung eines geringen Energieverbrauchs bei einem Kristalloszillator zu erfüllen.

Fig. 14 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingers, dieser Schwinger ist so ausgebildet, daß bei einem Wert der Frequenz f von etwa 100 kHz die in Fig. 14 gezeigten Abmessungen z. B. folgendermaßen sind: L = 3 bis 4 mm, W = 1 bis 1,5 mm, t = 50 bis 150 um. Dieser Schwinger wird nachfolgend beschrieben. Im Vergleich mit einem herkömmlichen Stimmgabelkristallschwinger mit L = 6 mm, W = 1,5 mm und t = 500 μιη ist der erfindungsgemäße Schwinger klein. Ein AT-Schnitt-Kristall· schwinger, der als sehr genauer Kristallschwinger bekannt ist, ist aus einer flachen kreisförmigen oder rechteckförmigen Platte gebildet, die in Draufsicht einen Durchmesser von 10 mm bzw. eine Breite von 3 mm und eine Länge von 10 mm aufweist. Die Dicke ist extrem hoch, nämlich 800 μιη, wenn die Frequenz 2 MHz beträgt. Im Vergleich zu diesem bekannten Schwinger ist der orfindungiicjemäße Schwinger extrem klein. Daher eignet sich der crfindungsgemäße Schwinger für die Verwendung in einer elektronischen Armbanduhr oder einem kleinen Bauteil, etwa einer Referenzzeit-Quelle. D. h. auch der dritte Teil der eingangs gestellten Forderungen, nämlich die Schaffung eines äußerst kleinen Schwingers, wird erfüllt. Dies gilt insbesondere für

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einen Schwinger gemäß Anspruch 8 der vorliegenden Anmeldung.

Fig. 15 zeigt ein praktisches Beispiel eines Teiln eines Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Schwingers. Zuerst werden Filme aus Chrom und Gold durch Vakuumabcchciduiuj oder ein Sprühverfahren auf beide Oberflächen einer dünnen Quarzplatte aufgebracht, die auf eine Dicke von 50 μΐη bis 150 μΐη spiegelblank geschliffen ist. Die Flächen werden durch eine Glasmaske, auf der eine Anzahl äußerer Formen dec; erfindungsgemäßen Schwingers aufgedruckt sind, belichtet, d;i·- mit ein Fotolack angebracht wird. Der nicht belichtete Fotolocl wird unter Verwendung eines Lösungsmittels entfernt. Der zurückbleibende Teil des Fotolacks wird als Maske verwendet und dann die erwähnten Filme aus Chrom und Gold gelöst. Dann werden die Filme aus Chrom und Gold als eine Maske verwendet und ein dünner Film des Kristalls in eine Ätzflüssigkeit aus Flußsäure eingetaucht. Dadurch wird der nicht erforderliche Te j I. des dünnen Films des Kristalls geätzt und ein exakt der Form der Maske entsprechender Stimmgabelkristallschwinger gemäß der Erfindung geschaffen. Fig. 15 zeigt diesen Zustand. In dieser Figur ist 151 ein Rahmen, 152 der erfindungsgemäße Stimmgabelschwinger, 153 ein den Rahmen 151 mit dem Schwinger 152 verbindendes Stück, 154 Doppelfilme aus Chrom und Gold, die an der Vorder- und Rückseite des Schwingers angebracht sind. Die Doppelfilme aus Chrom und Gold werden als Anregungselektroden des Schwingers verwendet. Es ist unnötig zu erläutern, daß da:; Muster des Elektrodenfilms irgendeine Form annehmen kann, wenn

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eine Glasmaske zur Herstellung des Elektrodenfilmmusters verwendet wird. Unter der in Fig. 15 gezeigten Voraussetzung kann eine große Anzahl von erfindungsgemäßen Schwingern durch Abdrehen oder Abbrechen der Verbindungsstücke 153 erhalten werden. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung bedeutet die Aussage "hergestellt durch vorgefertigte Foto-Lithographie" ein Produkt, das nach dem voranstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Nachdem der erfindungsgemäße Schwinger eine Dicke und Form und Abmessungen gemäß Darstellung in Fig. 14 aufweist, ist es möglich, einen foto-lithographischen Herstellungsprozeß anzuwenden, der eine Massenfertigung erlaubt. Der Grund dafür, daß die vorgefertigte Foto-Lithographie zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schwingers eingesetzt werden kann, liegt darin, daß die Dicke dieses Schwingers in einem Bereich von 50 bis 150 pm liegt. Daher wird vom erfindungsgemäßen Schwinger auch der vierte Teil der eingangs aufgestellten Forderungen, d. h. die Massenhersteilbarkeit, erfüllt. Dies gilt insbesondere für Schwinger gemäß Anspruch 8 der Anmeldung.

Insgesamt wird mit der Erfindung ein gegenüber den herkömmlichen Stimmgabelkristallschwingern erheblich verbesserter Schwinger geschaffen, der als hochgenaue Referenzzeitquelle, insbesondere für eine Armbanduhr, geeignet ist.

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Fig. 20 zeigt eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Stimmgabelkristallschwingers mit eingetragener Richtung der Schwingung der Stimmgabelärme. Dabei ist mit 1 eine
Schwingungsrichtung bezeichnet, die sich zu einem bestimmten
Zeitpunkt im Stimmgabelarm findet, während 2 eine Schwingunqnrichtung des Stimmgabelarms eine halbe Periode später wiedergibt. Der Temperaturgang der Resonanzfrequenz dieses Schwinger.". folgt einer parabelförmigen Kurve, wie bereits unter Bezug auf Fig. 3 erläutert, wobei der Scheitelpunkt bei Raumtemperatur

-9 liegt. Der zweite Temperaturkoeffizient ist b = -35 χ 10 /("C) Der Schwinger besitzt eine niedrige Frequenz, die zu einem
niedrigen Leistungsbedarf führt und wird daher häufig in elektronischen Armbanduhren eingesetzt. Aufgrund der Tatsache, daß sich die Resonanzfrequenz in großem Ausmaß mit der Temperatur ändert, ist es jedoch schwierig, die Zeitgenauigkeit weiter
zu verbessern. Es ist vorgeschlagen worden, die Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz des Schwingers durch einen Kondensator zu kompensieren, der ein dielektrisches oder thermoempfindliches Element, etwa einen Thermistor etc., aufweist.
Da es jedoch recht schwierig war, eine Übereinstimmung der
Eigenschaft des Schwingers mit der des thermoempfindlichon Elements herzustellen, ergab sich hierbei der Nachteil, daß sich die Genauigkeit des Schwingers gegenüber dem Fall ohne Kompensation verschlechterte, wenn der Schwinger in Massenproduktion hergestellt wurde. Andererseits wurden AT-Schnitt-Kri£;t.allschwiuger verwendet, die eine extrem geringe Temperaturänderung ihrer Resonanzfrequenz bei Raumtemperatur aufweisen. Wie r.chon

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vorher erläutert, führt die hohe Resonanzfrequenz dieser Schwinger jedoch zu einem erhöhten Leistungsbedarf und damit zu einer kurzen Lebensdauer der Speisezelle.

Es wurde daher gefordert, einen Kristallschwinger mit niedriger Frequenz und geringer Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz zu schaffen. Wie schon erläutert, ist dies durch Kopplung der beiden in einem Stimmgabelkristallschwinger zu findenden unterschiedlichen Schwingungsweisen möglich geworden. Dieser Stimmgabelschwinger wird nachfolgend als "Kombischwinger" oder, wenn Quarzkristall als piezoelektrisches Material verwendet wird, als "Kombiquarzschwinger" bezeichnet.

Fig. 21, die im wesentlichen der Fig. 1 entspricht, und die Lage der Stimmgabel in der Kristallplatte 11 erkennen läßt, zeigt die Richtung, in der eine Kristallplatte aus dem Kristall herausgeschnitten wird. Die Bezeichnung der elektrischen, mechanischen und optischen Achse stimmt mit derjenigen in Fig. 1 überein. Die Kristallplatte ist so aus dem Kristall herauszuschneiden, daß die Stimmgabelarme in Richtung einer Y'-Achse gerichtet sind, die sich durch Drehung des Koordinatensystems um die X-Achse um den Winkel Y ergibt. Der Schwinger wird mit denselben Elektroden versehen, wie sie der Schwinger von Fig. 20 besitzt. Wird er erregt, dann ergibt sich eine Biegeschwingung in ähnlicher Weise wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel. Andererseits ergibt sich eine Torsionsschwingung um eine Längs-

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mitte der Stimmgabelärme. Die Grundschwingung oder Grundwal 1« der Biegeschwingung wird im folgenden durch D. abekürzt, während die Grundschwingung oder Grundwelle der Torsionsschwingung als T_ abgekürzt wird. Die Resonanzfrequenz von B_Q wird mit f_r._o/ die Resonanzfrequenz von T₀ mit f„₀ bezeichnet werden. VMo anhand von Fig. 8 erläutert, stellt sich eine Kopplungserschcinung ein, wenn f„_ sich f_m„ annähert.

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Fig. 8 zeigt das Schwingungsweisendiagramm im Kopplungsbereich, wenn der Schnittwinkel τ den Wert V₀ hat. Die Linie mit konstantem Wert entsprechend einer von der Dicke unabhängigen Frequenz ist die Resonanzfrequenz f _ einer reinen Biegeschwingu

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B_Q. Die Linie, längs der sich die Frequenz linear mit der Dicke; ändert, ist die Resonanzfrequenz f _. einer reinen Torsionsschwingung T_Q. Der durch einen Kreis umrundete Bereich zeigt den Bereich, innerhalb dessen die Kopplung auftritt. Wenn der in Fig. 21 gezeigte Schnittwinkel r einen bestimmten Wert If' erhält und die Dicke des Kombiquarzschwingers geändert wird, dann wird sich der Temperaturgang der Resonanzfrequenz von H, , die mit T₀ gekoppelt ist, ändern. In der Praxis ist die Djcko dünner als t..

Fig. 22 zeigt den ersten Temperaturkoeffizienten a, den zweiten Temperaturkoeffizienten b und den dritten Temperaturkoeffizienten c von f über der Dicke im Kopplungszustand. In diesem Fall ist der Schnittwinkel "ψ = "ψ~. Die Abszisse entspricht

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der Dicke t, die Ordinate dem ersten, zweiten bzw. dritten Temperaturkoeffizienten a, b bzw. c. Die Größenordnungen dieser Temperaturkoeffizienten sind 10"⁶/°C, 10"⁸/(°C)² _f 1O~^1O/(°C)³. Es sei an dieser Stelle noch einmal in Erinnerung gerufen, daß diese Temperaturkoeffizienten die Koeffizienten der Taylor'sehen Reihe der Funktkon f(T) sind. Wenn

a es ft(20)/f(20)

b S3 f··(2O)/(2f(20))

c =f^MI (20)/6f (20))

dann gilt

f(T)^f(20) + f(20) a (T-20) + f(20) b (T-20)² + f(20) c (T-20) ³ _f (5)

die mit der früher angegebenen Gleichung (4) übereinstimmt.

Fig. 22 läßt erkennen, daß es einen Wert t_Q der Dicke t gibt, bei dem der erste und der zweite Temperaturkoeffizient a und b null werden. Für diesen Fall erhält man als Temperaturgang der Resonanzfrequenz gemäß obiger Gleichung eine kubische Funktion der Temperatur, was auch bereits als Ergebnis zu den Betrachtungen von Fig. 11 hervorging.

Fig. 23 zeigt den Temperaturgang der Resonanzfrequenz des Kombiquarzschwingers und denjenigen eines herkömmlichen Stimm-

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„.,.—

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gabelkristallschwingers. Wie in den Fig. 3 und 9 ist auf der Abszisse die Temperatur T und auf der Ordinate die Frequenzabweichung Af/f (= f(T)-f(2O)) aufgetragen. Die Kurve 3 zeigt den Temperaturgang der Resonanzfrequenz des Kombiquarzschwingers, während die Kurve 4 den Temperaturgang der Resonanzfrequenz eines herkömmlichen Stimmgabclkristallschwingers wiedergibt. Die Änderung der Resonanzfrcquenz in einem Temperaturbereich von =0°C bis 40 ⁰C des Kombiquarzschwingers beträgt etwa 1/10 von derjenigen des herkömmlichen Stimmgabelkristallschwingers. Dabei handelt es sich auch bei dem Kombiquarzschwinger um einen Stimmgabelschwinger, dessen Resonanzfrequenz niedrig ist, nämlich bei etwa 100 kHz liegt. Selbst wenn anstelle der Grundwelle B_Q der Biegeschwingung die erste Oberwelle verwendet wird, dann handelt es sich immer noch um eine niedrige Frequenz von etwa 200 kHz.

Wenn man also den Kombiquarzschwinger in einer elektronischen Armbanduhr verwendet, ist es möglich, eine solche Armbanduhr mit langer Lebensdauer und hoher Genauigkeit zu realisieren.

Der Temperaturgang der Resonanzfrequenz des Kombiquarzschwincjers hängt von dessen Schnittwinkel und den äußeren Abmessungen ab. Insbesondere die äußeren Abmessungen und wiederum speziell die Dicke des Schwingers haben einen großen Einfluß. Wenn daher der Schwinger in Massenproduktion hergestellt wird, ergibt sich eine Streuung des Temperaturverhaltens, bedingt durch die begrenzte Bearbeitungsgenauigkeit bei der Herstellung. Dies kann

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dazu führen, daß das Temperaturverhalten der Resonanzfrequenz eines solchen Kombisehwingers schlechter als dasjenige eines herkömmlichen Stimmgabelquarzkristallschwingers wird. Soweit es Schwankungen des Schnittwinkels betrifft, stellt eine Streuung des Schnittwinkels kein praktisches Problem dar, falls sie auf weniger als - 3 Minuten beschränkt bleibt. Diese Genauigkeit liegt im Bereich des Möglichen. Die Streuung der äußeren Größe des Kombischwingers oder Kombiquarzschwingers muß aber auf irgendeine Weise kompensiert werden.

Im folgenden werden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung erläutert, die es gestatten, Streuungen des Temperaturverhaltens der Resonanzfrequenz bei einem Kombischwinger oder Kombiquarzschwinger, die auf Genauigkeitsgrenzen bei der Bearbeitung beruhen, zu korrigieren. Dabei wird auch eine Möglichkeit erläutert, sowohl bei der Massenproduktion auftretende Schnittwinkelstreuungen als auch Streuungen der äußeren Größe zu korrigieren.

Fig. 24 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäß aufgebauten Kombiquarzschwingers. Mit 5 ist der Hauptkörper des Schwingers bezeichnet. 6 ist eine Elektrode, 7 ein Sockel und 8 aufgedampftes Silber. Der Temperaturgang der Resonanzfrequenz dieses Kombiquarzschwingers entspricht der Kuve 3 von Fig. 23 infolge einiger Auswirkungen des aufgedampften Silbers 8. Beim herkömmlichen Stimmgabelquarzkristallschwinger hat. man Silber auf ein Ende der Stimmgabelärme

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aufgedampft, um die Resonanzfrequenz einzustellen. Miner Streuung infolge einer begrenzten Bearbeitungsgenauigkeit unterliegen der Schnittwinkel "ψ und die äußere Große des Schwingers. Der vom Schnittwinkel V' auf den Resonanzfrequonz-Temperaturgang ausgeübte Einfluß stellt, wie bereits; ausgeführt, kein praktisches Problem dar, wenn diese Streuung auf - 3 Minuten beschränkt bleibt. Was den von einer Streuung der äußeren Größe bewirkten Einfluß anlangt, so ist der Einfluß der Dicke besonders wichtig unter den Streuungen in Breite, Länge, Länge der Stimmgabelarme, Breite der Stimmgabel arme und Dicke des Kombiquarzschwingers.

Der Einfluß von Streuungen der Breite, der Länge, der Länge der Stimmgabelarme und ihrer Breite ist so gering, daß er im folgenden nicht beschrieben werden soll. Die nachstehenden Ausführungen beziehen sich vielmehr auf eine Korrektur von Streuungen der Dicke.

Unter Bezug auf Fig. 22 war ausgeführt worden, daß ein äußerst: günstiger Temperaturgang der Resonanzfrequenz bei einer Dicke tg erreichbar ist. Es wird beschrieben, was zu tun ist, wenn die Dicke der Kristallplatte nach der Bearbeitung dicker als tp ist, also eine Dicke von t~ +At(At^O) aufweist. Man knnn Fig. 22 entnehmen, daß unter dieser Voraussetzung der erste und der zweite Temperaturkoeffizient a und b einen positiven Wert annehmen. Es wird also nötig sein, diese Koeffizientcn zu null zu machen.

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Fig. 25 zeigt den Zustand einer Auslenkung Ux einer Biegeschwingung B« in Richtung der X-Achse und einen Torsionswinkel T^ einer Torsionsschwingung T„; dabei ist die untere Seite der Basis des Kombiquarzschwingers mit 0 und das Ende der Stimmgabelarme mit 1 bezeichnet. Die Abszisse in Fig. 25 stellt also die Position in Längsrichtung des Schwingers dar, wobei der Wert von 0,2 der Stelle des Endes einer Trägerstange und der Wert 0,4 der Stelle entspricht, an der die Gabelarme oder Zinken mit der Basis verbunden sind (nachfolgend als "Zinkenausgangspunkt" bezeichnet). Aus Fig. 25 geht hervor, daß die Auslenkung Ux von B₀ nahe dem Zinkenausgangspunkt einen Knotenpunkt besitzt, während der Torsionswinkel f von T₀ keinen Knotenpunkt im Bereich von 0,2 bis 1 aufweist. Wenn daher am Zinkenausgangspunkt ein Gewicht angefügt wird, wird der Wert der Frequenz f_R0 kaum verändert, der Wert der Frequenz f_TQ aber verringert. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Auslenkung Ux der Biegeschwingung B_Q am Zinkenausgangspunkt null ist, während der Torsionswinkel TT der Torsionsschwingung T₀ nicht null ist.

Fig. 26 zeigt die Lage von f _ und f _Q im Schwingungsweisendiagramm, und zwar jeweils vor und nach Anbringen eines Gewichts am Zinkenausgangspunkt. Die Abszisse entspricht der Dicke t, die Ordinate der Resonanzfrequenz. Bei t = t_Q + /^t sind die Werte von f_ß0 und f _Q C bzw. D. Wenn sich jedoch f ₀ nach Hinzufügen eines Gewichts am Zinkenausgangspunkt zu B verschiebt, ändert sich der Wert von £-,_η zum Punkt A. Es ist

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möglich, für einen Zustand zu sorgen, bei dem die Worte von f_nn und f_mn mit den Werten zusammenfallen, die sich bei einer

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Dicke von angenähert t_Q ergeben, und daß außerdem der erste und der zweite Temperaturkoeffizient a und b von f _ null werden. Das bedeutet, daß eine Streuung oder Abweichung der Dicke dadurch kompensiert werden kann, daß eine kleine Masse am Zinken· ausgangspunkt angesetzt wird. Wenn der Temperaturgang der Resonanzfrequenz von f_nn durch Hinzufügen eines Gewichts am Zinkenausgangspunkt korrigiert werden soll, dann muß die Dicke etwas größer als der am besten geeignete Wert sein, wie sich aus Fig. 26 entnehmen läßt.

Es soll nun der Fall betrachtet werden, daß die Dicke nach der Bearbeitung dünner als t_Q ist, nämlich t_Q - ^f ( &t'> 0) . Aus Fig. 22 geht für diesen Fallhervor, daß der erste und der zweite Temperaturkoeffizient a und b von f _ negativ .sind und zu null gemacht werden müssen. Unter dieser Voraussetzung wäre es besser, daß man den Wert von f _ zunehmen läßt, ohne irgendeine Änderung am Wert von f _ vorzunehmen. Dies wäre jedoch äußerst schwierig.

Daher kann man anwenden, daß ein verringerter Betrag von f „, f_T0 größer als ein Wert von B~ ist, wenn ein Gewicht am vorderen Ende der Stimmgabelarme angesetzt wird. Da gemäß l'iq. 2^r> die Auslenkung Ux von B_Q am vorderen Ende der Stimmgabelarme und der Torsionswinkel V von T_Q ungleich null sind, werden die Werte von f _ und f _ abhängig von dem am vorderen linde der Stimmgabelarme angesetzten Gewicht verringert.

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Wenn das Gewicht auf das vordere Ende des Stimmgabelarms bzw. der Stimmgabelärme aufgebracht wird, werden der erste und der zweite Temperaturkoeffizient a und b von f_ß0 im wesentlichen null, wenn eine bestimmte Masse zugefügt wird, und es ist möglich, die Dicke zu korrigieren.

Fig. 27 zeigt Werte von f_nn und f__rt im Betriebsweisendiagramm, wie sie sich vor und nach Ansetzen eines Gewichts am vorderen Ende der Stimmgabelarme ergeben. Auf der Abszisse ist die Dicke t, auf der Ordinate die Resonanzfrequenz aufgetragen. Mit 9 sind die Verläufe von f_ß0 und f_TQ für einen Schnittwinkel von Y^₀ bezeichnet, während 10 die entsprechenden Verläufe für einen Schnittwinkel von Y^ + Λ¹/^ kennzeichnet. Die Punkte G und H zeigen die Lage von f . und f_T0 vor Hinzufügen des Gewichts, während die Punkte E und F die entsprechende Lage nach Hinzufügen des Gewichts wiedergeben. Wenn die Frequenz von Punkt H durch Hinzufügen eines Gewichts am vorderen Ende der Stimmgabelarme in Übereinstimmung mit der Frequenz am Punkt F gebracht wird, dann entspricht die Frequenz am Punkt G der Frequen: am Punkt E bzw. stimmt mit ihr überein. Die Punkte E und F entsprechen dabei den Werten, die sich beim Schnittwinkel vonYn + Δ r und der Dicke t'_o ergeben; der erste und der zweite Temperaturkoeffizient a und b von f_ör. sind null. D. h. es wird die Tatsache ausgenutzt, daß der erste und der zweite Temperaturkoeffizient a und b nicht nur bei einem Schnittwinkel ¹M. und einer Dicke t_Q, sondern auch bei dem Schnittwinkel Ύ"^ + ΛΨ" und der Dicke t'_Q null werden. Die Darstellung zweier weit beab-

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standeter Kurvengruppen 9 und 10 erfolgt nur zu Zwecken der Klarheit. Es ist also möglich, die Dicke und ihre Streuung durch Einstellung einer auf das vordere Ende des Stimmgabel-arms aufzubringende Masse zu justieren. Um den Toinporaturgang der Resonanzfrequenz f _Q durch Aufbringen einer. (5ow.ii.-ht!: am vorderen Ende des Stimmgabelarms gemäß Fig. 27 zu korrigieren, ist es nötig, daß die Kristallplatte ein wenig dünner als die am besten geeignete Dicke t„ ist.

Derselbe Effekt, wie er durch Anbringen eines Gewichts am vorderen Ende des Stimmgabelarms erzielt wird, kann auch dadurch erreicht werden, daß ein Gewicht am vorderen Ende der Stimmgabelärme und einem schwingenden Teil außer den Knotenpunkten oder einigen Stellen hiervon angesetzt wird. In diesem Fall werden der erste und der zweite Temperaturkoeffizient a und b null, wenn der Schnittwinkel y^n ⁺ Δ7⁰' und die Dicke t" werden.

Bei einem praktischen Beispiel der vorliegenden Erfindung (Fig. 24) sind B_Q und T_ miteinander gekoppelt. Anstelle der Grundschwingung B der Biegeschwingung kann aber auch deren erste Oberschwingung, die als B₁ bezeichnet wird und deren Resonanzfrequenz f_B1 ist, verwendet werden. Wenn B₁ anntello von Bq verwendet wird, wird die Schwingungsfrequenz etwa 200 küx. so daß der Stromverbrauch auf das Doppelte desjenigen bei B ansteigt. Aufgrund der folgenden Vorteile ist es dennoch manch-

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mal zweckmäßig, B₁ zu verwenden. Ein Vorteil ist eine geringe säkulare Änderung von f_D1 infolge eines hohen Q-Wertes. Ein zweiter Vorteil ist eine geringe Änderung der Schwingungsfrequenz abhängig von der Richtung der auf den Schwinger einwirkenden Schwerkraft infolge der hohen Schwingungsfrequenz.

Auch wenn B. anstelle von B_ eingesetzt wird, kann man den Temperaturgang der Resonanzfrequenz f_D1 bei Wahl eines ge-

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eigneten Schnittwinkels Y'.. und einer Dicke t.. zu einer kubischen Funktion der Temperatur gemäß Kuve 3 in Fig. 23 machen.

Auch in diesem Fall wird sich wie bei der Grundschwingung B₀ eine Streuung des Temperaturverhaltens der Resonanzfrequenz f_D1 infolge der Genauigkeitsgrenzen bei der Bearbeitung einstellen. Das Konzept zur Korrektur dieser Streuung stimmt mit dem der entsprechenden Korrektur bei der Grundschwingung B_Q überein.

Den größten Einfluß auf den Temperaturgang von f_ß1 infolge einer Bearbeitungsungenauigkeit hat genauso wie beim Koinbiquarzschwinger, bei dem die Grundschwingung B₀ ausgenutzt wird, die Dicke.

Fig. 28 zeigt eine Auslenkung Ux der Oberschwingung B₁ in der X-Achse und einen Torsionswinkel f der Torsionsschwingung T_Q, wobei in der Darstellung die Bodenseite der Basis des Kombiquarzschwingers mit ° und das vordere Ende der Stimm-

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gabelarme mit 1 bezeichnet ist. In Fig. 28 sind auf der Abszisse die Stellen in Längsrichtung dos Schwinger;·, aufgetragen, wobei 0,2 eine Stelle des vorderen Endes cjncr Trägerstange und 0,4 die Stelle des ZinkenausgangspunkL·;; kennzeichnen. Fig. 28 ist zu entnehmen, daß die Auslenkung Ux von B₁ sowohl am Zinkenausgangspunkt als auch nahe einer Stelle 0,9 einen Knotenpunkt besitzt. Der Torsionswinkel T von T hat im Bereich von 0,2 bis 1 keine Knotenpunkte.

Wenn aufgrund der Bearbeitung die Dicke einen höheren Wert als den am besten geeigneten Wert t.. besitzt, können der erste und der zweite Temperaturkoeffizient a und b der Resonanzfrequenz f_D1 dadurch nahezu null gemacht werden, daß ein Gewicht am Knotenpunkt der Auslenkung Ux am Zinkenausgangspunht oder nahe der Stelle 0,9 angesetzt wird. Es ist auch möglich, ein Gewicht an beiden Stellen der Knotenpunkte anzusetzen. Wenn die Dicke aufgrund der Bearbeitung geringer als die am besten geeignete Dicke t.. ist, kann es günstig sein, das Gewicht entweder an einer oder an zwei Stellen,ausgenommen den Knotenpunkt der Auslenkung, anzubringen.

Die Grundüberlegung, die zur Anwendung der ersten Oberschwingung B. führt, ist auch anwendbar auf den Einsatz der zweiten Oberschwingung anstelle der ersten Oberschwingung. Wenn eine höhere als die zweite Oberschwingung eingesetzt wird, ergeben sich mehr als drei Knotenpunkte, so daß ein Gewicht an einem der Knotenpunkte angesetzt wird. Dies kann auch

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angewendet werden, wenn eine Oberschwingung höher als die erste Oberschwingung eingesetzt wird, wobei hier jedoch auch das Gewichtan zwei oder mehr Knotenpunkten angesetzt werden kann. Dies ist auch möglich, durch Anfügen des Gewichts an einigen Stellen, ausgenommen die Knotenpunkte.

Wenn der Temperaturgang von f _Q und f * auf die oben beschriebene Weise korrigiert werden soll, dann werden die Werte von f_on und f_., von den spezifizierten Werten abweichen. Da

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herkömmliche Stimmgabelkristallschwinger auf eine spezielle Frequenz eingestellt wurden, ist es, wenn ein solcher Schwinger in einer elektronischen Armbanduhr verwendet wird, nur erforderlich, die Frequenz mit Hilfe einer. Flipflopschaltung zu teilen. Wenn aber ein Kombiquarzschwinger, dessen Werte von f__ und f_D1 in bezug auf die Temperatur eingestellt sind, in

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einer elektronischen Armbanduhr verwendet werden soll, ist es nicht möglich, die Frequenz mit Hilfe einer Flipflopschaltung zu teilen.

Fig. 29 zeigt ein Blockschaltbild der Anwendung eines vorstehend anhand der Fig. 24 bis 28 erläuterten erfindungsgemäßen Kombiquarzschwingers auf eine elektronische Armbanduhr. Die Schaltung von Fig. 29 entspricht im wesentlichen derjenigen von Fig. 12, wobei anstelle des Frequenzteilers 125 ein Zahler 125' mit einem nicht-selbstlöschenden Speicher eingesetzt ist. Da der Resonanzwiderstand der Torsionsschwingung Τ» erheblich höher als dor der Biegcschwinguncjon B» und B₁ ist,

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sind die Schwingungen B„ und B. leicht anzufachen, während T„ nicht auftritt. Dies gilt in ähnlicher Weise für eine zweite Oberschwingung. Es ist möglich, den erfindungsgemäßem Schwinger in einer elektronischen Armbanduhr einzusetzen, wenn das IJnlersetzungsverhältnis der Anordnung 125' aus Zähler und nichtselbstlöschendem Speicher durch Einspeicherung der Schwingumjsfrequenz des Schwingers 122 auf diesen abgestimmt wurde;.

Es ist demnach möglich, eine Armbanduhr mit hoher Genauigkeit; und langer Lebensdauer dadurch zu realisieren, daß ein erfindungsgemäßer Kombiquarzschwinger eingesetzt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird aufgedampftes Silber als Gewicht verwendet, es kann sich jedoch auch um andere Metalle und eine andere Aufbringungnart als das Vakuumverdampfen, etwa eine Sprühbeschichtung, hantlein. Auch alle anderen nicht metallischen Materialien, die als Gewichte verwendet werden können, können eingesetzt werden. Auch ist es möglich, das bereits am Schwinger angebrachte Gewicht: etwa mittels eines Lasers etc. zu entfernen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird al.¹;. piezoelektrischer Kristall ein Quarzkristallschwingcr eingesetzt. Die Erfindung kann jedoch auch unter Verwendung einer? Stimmgabelschwingers aus einem anderen piezoelektrischen KrifUal oder eines Stimmgabelschwingers mit Metallen wirksam eingesetzt: werden. Die technische Idee der vorliegenden Erfindung kann uußc

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dem auch auf einen Kombiquarzstimmgabelschwinger mit anderen Schwingungsweisen angewendet werden. Diese grundsätzlichen erweiterten Anwendungsgebiete der Erfindung gelten entsprechend auch für die nachfolgend noch zu beschreibenden Ausführungsformen.

Fig. 30 zeigt eine perspektivische Ansicht eines· praktischen Beispiels einer weiteren Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Kombischwingers. Hierin ist 5 wieder der Hauptkörper des Schwingers mit gekoppelter Biegeschwingung B_Q und Torsionsschwingung T_Q. 6 ist ein elektrischer Pol, 7 ein Sockel, 8 Silber, das am vorderen Ende der Stimmgabelarme aufgedampft ist und 9 Silber, das nahe dem Zinkenausgangspunkt aufgedampft ist.

Unter den Voraussetzungen, daß bei einem Kombiquarzschwinger gemäß Fig. 30 der Schnittwinkel V^_Q ist, die Länge des Schwingers L« ist, seine Breite W» ist, die Länge der Stimmgabelarme I₀ ist, deren Breite w_ ist und die Dicke der Stimmgabelarme t_Q ist, wird eine temperaturabhängige Änderung von f_nn minimal,

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während der Wert von f_nn einen gewünschten Betrag besitzt. Sowohl das Temperaturverhalten von f _ als auch der Wert von f _ unterliegen jedoch einer Streuung infolge einer Streuung des Schnittwinkels und der äußeren Abmessungen. Zur Korrektur dieser Streuung wird das mit 8 und 9 bezeichnete Silber aufgedampft. Man hat auch schon bei einem herkömmlichen Stimmgabelqunrzkristallschwinger ein Metallgewicht, etwa aus Silber etc.,

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auf das vordere Ende der Stimmgabelarme aufgedampft, jedoch ist dies zur Einstellung der Resonanzfrequenz geschehen.

Der Grund dafür, daß die Gewichte beim erfindungsgernäßcn Schwinger an zwei Stellen anzubringen sind, soll nachfolgend beschrieben werden. Da der Schwinger in bezug auf eine Linie symmetrisch ist, die in gleichem Abstand von den beiden Stinimgabelarmen liegt, gesehen aus einer Richtung, in der man die beiden Stimmgabelarme sehen kann, ist die Anzahl von Stellen, an denen ein Gewicht anzusetzen ist, auf einer der beiden Seiten dieser Symmetrielinie zu zählen.

Fig. 31 zeigt das Betriebsweisendiagramm für den Kopplungsbereich, für den Fall, daß die oben definierten Größen die genannten Werte, nämlich V^₀/ L_Q, W , 1„ bzw. w haben. Auf der Abszisse dieses Diagramms ist wieder die Dicke t des Schwingers aufgetragen, auf der Ordinate die Resonanzfrequenz. Die beiden Kurven entsprechen denen der Fig. 8. Wenn keine Abweichung von den Werten 7 „, L~ , W_Q, 1 , w_Q vorliegt, dann ändern sich die Resonanzfrequenzen f_ori und f_mri mit der Dicke t entsprechend den in Fig. 31 angegebenen Kurven.

Wenn die Dicke t = t_Q, dann entspricht der Wert von f „ dein Punkt A und der Wert von f_TQ dem Punkt B. Bei dieser Dicke ist eine temperaturbedingte Änderung von f _ minimal, und den: Wert f Q entspricht einem spezifizierten oder gewünschten Wert. In diesem Fall ist es also nicht nötig, den Temperaturgang von

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f_nn und den Wert von f_nn einzustellen, es liegt vielmehr ein fertiges Produkt vor, das keine Einstellung erfordert.

Wenn jedoch bei einer Massenproduktion die Werte des Schnittwinkels, der Länge, der Breite, der Dicke, der Länge der Stimmgabe lärme und deren Breite ein wenig von den oben angegebenen Werten abweichen und sich außerdem der Wert von f__n am Punkt C und der Wert von f „ am Punkt D befinden, dann ergibt sich ein schlechterer Temperaturgang für f__Q und eben auch eine Abweichung des Werts von f _ von einem gewünschten Wert. Zur Vermeidung dieser Abweichung ist es möglich, im wesentlichen eine Übereinstimmung mit dem Temperaturgang der Resonanzfrequenz des Schwingers, der die oben genannten günstigsten Werte besitzt, auf irgendeine geeignete Weise dadurch herzustellen, daß der Wert der Resonanzfrequenz am Punkt C mit dem der Resonanzfrequenz am Punkt A und die Resonanzfrequenz am Punkt D mit der am Punkt B in Übereinstimmung gebracht werden. Es ist ebenfalls möglich, f_ß0 einer Schwingung B- auf einen speziellen Wert zu bringen.

Es soll nun erläutert werden, wie die Resonanzfrequenzen an don Punkten C und D mit den Resonanzfrequenzen an den günstigsten Punkten A und B in Übereinstimmung gebracht werden.

Es wird in diesem Zusammenhang noch einmal Bezug genommen auf Fig. 25, die die Auslenkung Ux der Biegeschwingung B_n und den Torsionswinkel f der Torsionsschwingung T_ft über der Länge der

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Stimmgabelarme zeigt. Der Wert 0,2 entspricht einem tragenden Teil des Sockels 7 (Fig. 30). Aus der Figur ist erkennbar, daß die linke Ordinate und die ausgezogene Kurve Ux und die rechte Ordinate sowie die gestrichelte Kurve T wiedergeben. Die Darstellung zeigt, daß eine Komponente der Schwingung von Ux und TT auch unterhalb des Gabelteils bleibt. Die B.icgoschwingung Bq besitzt einen Knotenpunkt nahe dem Gabelte.il (Pos. 0,4). Grundsätzlich gilt bei einem Schwinger, daß, wenn ein Gewicht an einer Stelle angebracht wird, an der die Auslenkung der Schwingung nicht null ist, die Resonanzfrequenz abnimmt. Wenn daher ein Gewicht in einem Bereich nahe dem vorderen Ende der Stimmgabelarme (Pos. 1) angebracht wird, nimmt die Resonanzfrequenz beider Schwingungsweisen ab, da sowohl Ux der Biegeschwingung B- als auch t der Torsionsschwingung T_ ungleich null sind. Wenn ein Gewicht an einem Knotenpunkt nahe dem Gabelteil angebracht wird, ändert sich die Resonanzfrequenz der Biegeschwingung B_Q kaum, da Ux der Biegeschwingung null ist, während sich die Resonanzfrequenz der Torsionss-chwingung T_ infolge der Tatsache verringert, daß an dieser Stelle der Torsionswinkel T der Torsionsschwingiin ungleich null ist.

Ist eine Auslenkung aufgrund der Biegeschwingung B_n an einem Knotenpunkt nahe dem Gabelteil in Richtung der Y-Achse nicht null, dann wird sich die Resonanzfrequenz sicherlich ein wenig ändern. Im Vergleich zur Größe der Änderung der Resonanz-

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frequenz der Torsionsschwingung T_ ist jedoch diese Änderung äußerst gering.

Um also die Werte der Resonanzfrequenzen an den Punkten C und D mit den Werten der Resonanzfrequenzen an den Punkten A und B in Übereinstimmung zu bringen, wird zunächst ein Gewicht am vorderen Ende der Stimmgabelarme angebracht und dann die Resonanzfrequenz am Punkt C mit der Resonanzfrequenz am Punkt A in Übereinstimmung gebracht. Dann wird ein Gewicht am Knotenpunkt nahe dem Gabelteil angebracht und die Resonanzfrequenz am Punkt D mit der am Punkt B in Übereinstimmung gebracht.

Wie beschrieben, kann also durch Einsetzen eines Gewichts an dem Teil nahe dem vorderen Ende der Stimmgabelarme und am Knotenpunkt nahe des Gabelteils die Schwingungsfrequenz auf einen speziellen Wert eingestellt und der Temperaturgang der Resonanzfrequenz so korrigiert werden, daß er einer kubischen Kurve gemäß dem Verlauf 3 in Fig. 23 folgt. Auf diese Weise wird der Kombiquarzschwinger einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen.

Eine ähnliche Wirkung kann bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kombiquarzschwingers erreicht werden, bei lern ein Gewicht neu an einem anderen Teil als denen, die ein vorhergehend beschriebenes Gewicht haben, angesetzt wird. Da beispielsweise Ux von B₀ und T von T_Q an einer anderen Stelle als dom Knotenpunkt nahe der Gabel ungleich null sind, ist das Verhältnis der Resonanzfrequenzver-

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ringerung von B„ und T„ anders als das, welches sich ergibt, wenn ein Gewicht nahe dem vorderen Ende der Stimmyabe.larme angesetzt wird. Jedoch wird die Resonanzfrequenz von B„ und T_Q in beiden Fällen verringert, ob das Gewicht nun am einen oder am anderen dieser Teile angesetzt wird. So ist as beispielsweise auch möglich, ein Gewicht nahe einem mittleren Teil der Stimmgabelarme und einem Knotenpunkt nahe der Gabel anzubringen. Ferner ist es auch möglich, ein Gewicht nahe dem mittleren Teil der Stimmgabelarme und schließlich ein Gewicht an einem Knotenpunkt nahe dem Gabelteil anzubringen, wenn sich herausstellt, daß das große Volumen von Gewichten, die nahe dem vorderen Ende der Stimmgabelarme angesetzt werden, keine gewünschten Wirkungen liefert.

Darüberhinaus ist es auch möglich, die gewünschte Wirkung ohne Ansetzen eines Gewichts am Knotenpunkt nahe dem Gabelteil zu erreichen. D. h. die gewünschte Wirkung kann dadurch erzielt werden, daß die Gewichte an einigen anderen Stellen als den Knotenpunkten nahe der Gabel angesetzt werden, so daß die Frequenz im Punkt C mit der im Punkt Λ und die im Punkt D mit'der im Punkt B übereinstimmen. "Einige andere Stellen" soll den Fall einer einzigen anderen Stelle einschließen.

Das Vorangegangene wird möglich infolge der Tatsache, daß der Betrag der Frequenzabnahme der Resonanzfrequenzen f ,. und f_,₀ von der Stelle abhängt, an der ein Gewicht angesetzt wird, wenn es sich nicht um den Knotenpunkt nahe dem Gabeltoil handelt.

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Um eine Streuung der Frequenz bei Massenherstellung des Kombiquarzschwingers mit einer Kopplung zwischen B_Q und T» zu korrigieren, sollte man dafür sorgen, daß die Streuwerte von £"„„ und f_mn höher als die eigentlich gewünschten Werte

JiU IU

liegen. Daher ist es notwendig, bei einer Massenproduktion die Dicke etwas größer als die am besten geeignete Dicke oder die Länge etwas kürzer als die am besten geeignete Länge der Stimmgabelarme zu machen.

Fig. 32 zeigt eine perspektivische Ansicht eines weiteren praktischen Beispiels der Erfindung. Hierin ist 310 ein Hauptkörper des Kombiquarzschwingers, bei dem eine Kopplung zwischen der ersten Oberwelle oder Oberschwingung der Biegeschwingung B₁ mit der Resonanzfrequenz f .. und der Torsionsschwingung T₀ besteht. 311 ist eine Elektrode, 312 der Sockel und 313 sowie 314 ist Silber, das an oder nahe dem vorderen Ende der Stimmgabelärme aufgedampft ist. Wie bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung gezeigt, ist der Grund dafür, daß die Gewichte an zwei Stellen des Schwingers angebracht werden, derselbe wie für den Fall des Kombiquarzschwingers mit' einer Kopplung zwischen der Grundschwingung der Biegeschwingung B₀ und der Grundschwingung der Torsionsschwingung

Es wird noch einmal auf Fig. 28 Bezug genommen. Sie zeigt die Auslenkung Ux in Richtung der X-Achse der Oberschwingung B_-. und den Torsionswinkel T der Grundschwingung T_Q über

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der Längsrichtung der Stimmgabel. Es sei in Erinnerung gerufen, daß der Wert 0,4 der Stelle der Gabel der Stimmgabel, d. h. dem Gabelausgangspunkt, entspricht. Die Stimmgabclnrmo liegen also im Bereich zwischen 0,4 und 1. 0,2 bezeichnet die Stelle des vorderen Endes des tragenden Sockels. Auch unterhalb der Gabel bleiben Komponenten der Schwingungen von Ux und T , und nahe der Gabel (Stelle 0,4) sowie nahe der Position 0,9 findet sich ein Knotenpunkt im Verlauf von Ux. In Fig. 32 ist das mit 13 bezeichnete Silber ein Gewicht, das nahe der Stelle 1 aufgedampft wurde, während das andere Silber bei 14 ein Gewicht ist, welches nahe der Stelle 0,9 aufgedampft wurde. Im Vergleich zu der Ausführungsform nach Fig. 30 entspricht das Silber 13 dem Silber 8 und das Silber 14 dem Silber 9. D. h. durch das neue Hinzufügen des Silbers 13 wird der Streuwert von f_o. mit dem geeignetsten Viert von

D I

f_R1 in Übereinstimmung gebracht, während dann durch Anbringen des Silbers 14 der Streuwert von f _Q in Übereinstimmung mit dem geeignetsten Wert von ί_τη gebracht werden kann. Gemäß Fig. 32 wird -also der Kombiquarzschwinger nach Korrektur des Temperaturgangs von f . und des Werts von f . gemacht.

Es ist ferner möglich, die Korrektur dadurch vorzunehmen, daß Gewichte in der Umgebung des vorderen Endes der Stimmgabelarme (Pos. 1) und am Knotenpunkt nahe dem Gabelteil bzw. dem Gabelausgangspunkt (Pos. 0,4) angesetzt werden.

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Es ist außerdem möglich, die Korrektur dadurch vorzunehmen, daß Gewichte an einigen Stellen nahe dem Knotenpunkt (Pos. 0,9) auf dem Stimmgabelarm und an anderen Stellen als den Knotenpunkten nahe der Gabel angesetzt werden. Es ist ebenso möglich, die Korrektur dadurch vorzunehmen, daß Gewichte nahe den Knotenpunkten nahe der Gabel und einigen anderen Teilen als dem Knotenpunkt auf den Stimmgabelarmen angesetzt werden. Es ist weiter möglich, die Korrektur vorzunehmen, indem Gewichte an zwei Knotenpunkten und einigen anderen Stellen als den Knotenpunkten angesetzt werden.

Weiterhin ist es möglich, die Korrektur vorzunehmen, indem Gewichte an einigen anderen Stellen als den beiden Knotenpunkten angesetzt werden.

Ähnlich wie bei der Anwendung des Kombiquarzschwingers mit einer Kopplung der Grundschwingungen B_ und T_ ist es notwendig, bei der Massenproduktion die Dicke etwas größer als die am besten geeignete Dicke oder die Länge der Stimmgabelarme etwas länger als die am besten geeignete Länge zu machen.

Ein ähnlicher Schritt kann angewendet werden, wenn anstelle von B eine Oberschwingung mit höherem Grad als zwei eingesetzt wird. Außerdem kann ein ähnlicher Schritt angewendet werden, wenn eine andere Schwingungsweise, die von der Biegeschwingung und der Torionsschwingung abweicht, eingesetzt wird.

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Fig. 33 zeigt die Differenz f . - fL -. zwischen der Resonanzfrequenz f ₁ der ersten Oberschwingung einer Biegaschwinqunq und der Resonanzfrequenz f _ der Grundschwingung einer Torsionsschwingung, sowie den ersten Temperaturkoeffizienten a der ersten Oberschwingung der Biegoschwingung. Auf der Abszissi; isl die Dicke t aufgetragen, die in Richtung des Pfeiles zunimnil . Die linke Ordinate entspricht dem ersten Temperaturkoeffi/.UMiLcn a, die rechte Ordinate der Differenz der Resonanzfrequenzen. Ausgehend vom Wert null nehmen in Pfeilrichtung die positiven Werte zu. Aus der Figur geht hervor, daß es einen Wert der Dicke der Stimmgabelärme gibt, bei denen der erste Temperaturkoeffizient a der ersten Oberschwingung der Biegeschwinguny null ist.

Fig. 34 zeigt den Verlauf des zweiten Temperaturkoeffizienten b der ersten Oberschwingung der Biegeschwingung, abhängig von Schnittwinkel 'ψ. Auf der Abszisse ist der Schnittwinkel ^Λγ aufgetragen. An der Stelle des Nullpunkts ist ^ = 0. Die Ordinate entspricht dem zweiten Temperaturkoeffizienten b, der an der Stelle des Nullpunkts null ist. Vorausgesetzt ist, daß an allen Punkten dieser Kurve die Voraussetzung a = 0 erfüllt ist.

Die Fig. 33 und 34 zeigen, daß es eine Dicke t und einen Schnittwinkel τ" gibt, bei denen der erste und der zweite Temperaturkoeffizient a und b der ersten Oberschwingung einer Biegeschwingung null werden. In diesem Fall ergibt sich also

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ein Temperaturgang der Resonanzfrequenz gemäß der Kurve 3 in Fig. 23 entsprechend einer kubischen Kurve, da der erste und der zweite Temperaturkoeffizient null sind. Die Änderung der Abweichung der Resonanzfrequenz liegt im Bereich von 0 ⁰C bis 40 ⁰C bei etwa 1/10 des Werts bei einem herkömmlichen Stimmgabelkristallschwinger. Um die Änderung der Abweichung der Resonanzfrequenz im Bereich von 0 ⁰C bis 40 ⁰C weiter zu verringern, kann man vorsehen, daß b gleich null ist, während a ungefähr gleich -300c ist, wenn die Biegepunkte 408 und 409 dos in Fig. 35 dargestellten Temperaturgangs bei 0 °C bzw. 40 ⁶C erhalten werden. Um den Temperaturgang bei niedriger Frequenz zu verbessern, kann b nahezu gleich 15c und a nahezu gleich -3OOc gewählt werden.

Man kann also die Vierte von a und b abhängig vom Wert von c in bezug auf eine spezielle Anforderung auf irgendwelche Werte einstellen.

Wie beschrieben, handelt es sich bei dem Kombikristallschwinger um einen Stimmgabelschwinger mit einem besseren Temperaturgang der'Resonanzfrequenz, der jedoch eine starke Abhängigkeit von der Dicke aufweist und eine gewisse Kontrolle über die Dicke von weniger als 0,1 Mikron erfordert, so daß es unmöglich ist, während eines Poliervorgangs die Dicke zu überwachen. Es ist möglich, die Dicke eines Kristallschwingers einzeln zu messen und durch einen Ätzvorgang zu steuern, jedoch führt dies zu einem geringen Prozentsatz übereinstimmender Artikel. Besonders

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bei der Herstellung der Schwinger mittels eines lithograph L:■;<.·!ι<.-iι Verfahrens ist es erforderlich, eine große Anzahl von llorstellungsprozessen vorzusehen, weil keine pauschale oder .si aiular mäßige Bearbeitung durchgeführt werden kann.

Im folgenden soll ein erfindungsgemäßes Verfahren be werden, das dazu dient, die Streuung, die sich im Temperatur verhalten der Resonanzfrequenz des Kombischwingers x.eigt, /.ti verringern und dies außerdem zusammen mit einer Einstellung der Frequenz auf kostensparende Weise durchzuführen.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 32, die, wie erwähnt, eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Es braucht nicht mehr näher ausgeführt zu werden, daß der in Fig. 32 gezeigte Schwinger einen Temperaturgang seiner Resonanzfrequenz entsprechend einer kubischen Kurve, wie sie bei 3 in Fig. 23 gezeigt ist, aufweist.

Fig. 31 zeigt· ein Betriebsweisendiagramm für den Kopplungsbereich abhängig von der Dicke t des Schwingers, wenn dor Schnittwinkel T = tn* die Breite der Stimmgabelarme w und die Länge der Stimmgabelarme 1„ ist. Es sei hier angenommen, daß die beiden Kurven die Resonanzfrequenz einer ersten Biogc Oberschwingung bzw. einer Torsions-Grundschwingung wiedergeben. Wenn der Schnittwinkel und Breite und Länge der St.imiugabelarme den Werten η^l, w_ und 1„ genau entsprechen, dann

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werden,die Resonanzfrequenz der ersten Biege-Oberschwingung und die Resonanzfrequenz der Torsions-Grundschwingung bei Änderung der Dicke t mit den dargestellten Kuven übereinstimmen, Es wird angenommen, daß bei einer Dicke t = t_Q die Resonanzfrequenz der ersten Biege-Oberschwingung dem Punkt A und die Resonanzfrequenz der Torsions-Grundschwingung dem Punkt B entsprechen, und daß bei dieser Dicke der Temperaturgang der Resonanzfrequenz dem Verlauf 3 von Fig. 23 entspricht.und die Resonanzfrequenz der ersten Biege-Oberschwingung einen speziellen Wert besitzt. Wenn also die Werte 7^₀, t_Q, w_Q und 1_Q eingehalten sind, ist keine Einstellung des Temperaturgangs der Resonanzfrequenz und der Resonanzfrequenz selbst erforderlich, das Produkt ist vielmehr fertig. Im Gegensatz dazu wird jedoch angenommen, daß infolge einer Fertigungsstreuung bei Massenproduktion oder einer begrenzten Bearbeitungsgenauigkeit der Schnittwinkel, die Dicke, die Breite und die Länge etwas von den vorstehenden Werten abweichen. Es wird ferner angenommen, daß die Resonanzfrequenz der ersten Biege-Oberschwingung hierbei an dem Punkt C und die Resonanzfrequenz der Torsions-Grundschwingung am Punkt D liegen. Es braucht nicht noch einmal hervorgehoben zu werden, daß infolge der von den optimalen Werten abweichenden Werte des Schnittwinkels und der äußeren Abmessungen der Temperaturgang der Resonanzfrequenz sich erheblich vom Verlauf 3 in Fig. 23 unterscheiden wird. Außerdem ist die Schwingungsfrequenz gegenüber dem gewünschten Wert verschoben. Um diese Verschiebungen auszuschalten, kann man auf geeignete Weise die Resonanzfrequenz am Punkt C mit der Resonanzfrequenz am Punkt A und die Resonanzfrequenz am Punkt D mit der

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am Punkt B in Übereinstimmung bringen. D. h. eine Übereinstimmung sowohl der Resonanzfrequenz der ersten Biegc-Oberschwingung als auch der Resonanzfrequenz der Tors ions-Grundschwingung, die infolge der Massenproduktion verschoben sind, mit den optimalen Vierten ermöglicht im wesentlichen eine Übereinstimmung mit dem Resonanzfrequenz-Temperaturgang eines Schwingers, der die optimalen Werte von Schnittwinkel, Dicke, Breite und Länge aufweist. Auch kann die Schwingungsfrequenz auf einen speziellen Wert eingestellt werden.

Im folgenden soll beschrieben werden, auf welche Weise die sich an den Punkten C und D befindenden Resonanzfrequenzen in Übereinstimmung mit den optimalen Resonanzfrequenzen an den Punkten A und B gebracht werden.

In Fig. 36 ist der Änderungsbetrag der Resonanzfrequenz f der ersten Biege-Oberschwingung und der Resonanzfrequenz f . der Torsions-Grundschwingung über dem Gewicht G der Manne 313 (Fig. 32) aufgetragen, die am vorderen Ende des Schwingers 310 angebracht ist.

Fig. 37 zeigt den Änderungsbetrag der Resonanzfrequenzen f_R1 und frpQ/ wenn eine Masse 314 am Knotenpunkt der ersten Biege-Oberschwingung des Schwingers 310 angebracht wird.

Wenn eine Masse am vorderen Ende der Stimmgabelarme angcbracht wird, nehmen beide Resonanzfrequenzen f_R1 und f ,. ab, während,

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wenn eine Masse an einer Stelle angebracht wird, die einem Knotenpunkt der ersten Biege-Oberschwingung entspricht, die Resonanzfrequenz f_T„ abnimmt, die Resonanzfrequenz f_ß1 sich jedoch kaum verändert, da sich die Masse nicht als Gewicht auswirkt, weil die Auslenkung der Schwingung der ersten Bieye-Oberschwingung im wesentlichen null ist.

Fig. 38 zeigt die Änderung von f_ß1 und f_TQ, wenn die Frequenz oincipstellt wird, wobei auf der Abszisse die Anzahl von Einstcllvorgängen aufgetragen ist. K₁ zeigt die Werte vor Einstellung der Frequenz. K_ entspricht der ersten Einstellung der Frequenz unter der Voraussetzung, daß die Masse 313 am vorderen Ende der Stimmgabel angesetzt wird. K₃ ist die zweite Frequenzeinstellung, bei der die Masse 314 an einer Stelle angebracht wird, die einem Knotenpunkt der ersten Biege-Oberschwingung des Schwingers 310 entspricht. Die Ordinate entspricht der Resonanzfrequenz f. fg.. ~ bzw. f _q_ kennzeichnet einen gewünschten Einstellwert der Resonanzfrequenzen entsprechend den Punkten Λ bzw. B in Flg. 31. Die zusätzlichen Indizes 1,2 und 3 zeigen die Zustände vor der Frequenzeinstellung, nach der ersten Einstellung und nach der zweiten Einstellung der Resonanzfrequenz. Mit Δ ist eine Streuung der Resonanzfrequenz nach der Einstellung bezeichnet.

Das Verfahren zur Einstellung der Frequenz wird so durchgeführt, daß eine Masse 313 am vorderen Ende des Stimmgabel-

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;?.»wo

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schw.ingcrs angebracht wird, während die Frequenz der ersten Biege-Oberschwingung gemessen wird, so daß f^. mit f ,„ in Übereinstimmung gebracht werden kann. In diesem Fall wird
der Wert der Resonanzfrequenz f_TQ zu ί_Τ02 ~ ( Af_T0?/2). Die Herstellung kann unter den nachstehenden Bedingungen erfolgen:

•F — -F

=-^- = 6000 ppm (Teile pro 1 Million)

B10

T01 ~ TOO <

±^· = 10000 ppm

¹TOO

Da die Gleichung von f_Tol - f_T0Q und f_ß11 - f_ß10 in gegen-

^fT00 ^fB10

seitiger Beziehung stehen, wird man( f „ - f_T00) / f

TOO

= 2000 ppm machen.

Dann wird die Masse 314 am Knotenpunkt der ersten Biege-Obcrschwingung angebracht, während die Resonanzfrequenz der Torsions Grundschwingung gemessen wird und dann auf den Wert f_Tnf) eingestellt wird. Da ί_β13 - f_ßl2 erhalten wird, wird ^L., =

^fT03 ~ ^fT02

gemacht und die Frequenzeinstellung beendet. Es ist ersichtlich, daß zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit der Wert von
f_ß1 ein wenig größer als der Wert f_ß10 eingestellt wird und dieser Einstellvorgang wiederholt wird.

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Als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde die zuletzt erläuterte Weiterbildung in Verbindung mit der ersten Biege-Oberschwingung bei einer Betriebsweise erläutert, bei der ein Schwingungsknotenpunkt des Stimmgabelschwingers vorhanden ist. Es ist jedoch ersichtlich, daß jegliche Schwingungen mit einem oder mehreren Knotenpunkten eingesetzt werden könnten, etwa Biegeschwingungen höheren Oberschwingungsgrads und eine Torsions-Oberschwingung etc.

Wenn eine Schwingung mit einem oder mehr Schwingungsknotenpunkten als Hauptschwingung eingesetzt wird, dann entspricht die Schwingung, die in Fig. 38 f .. zugeordnet ist, der Hauptschwingung, so daß es möglich ist, jede der Resonanzfrequenzen, wie oben beschrieben, dadurch einzustellen, daß die Frequenz der Zusatzschwingung, d. h. fm_Or auf den gewünschten Wert eingestellt wird, nachdem die Frequenz der Hauptschwingung auf den gewünschten Wert gebracht wurde.

Bei einem Kombi-Stimmgabelschwinger mit einem oder mehr Schwingungsknotenpunkten der Zusatzschwingung, wird f_nA von Fig'. 38 zur Frequenz der Zusatzschwingung. D. h., es ist möglich, jede der Resonanzfrequenzen dadurch einzustellen, daß die Frequenz der Hauptschwingung eingestellt wird, nachdem die Freqeunz der Zusatzschwingung auf einen speziellen Wert eingestellt wurd.

.. . tr

Wie beschrieben, macht es die Erfindung möglich, einen Kornbi-

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schwinger mit sehr genauem Temperaturgang der Resonanzfrequenz bei niedrigem Energieverbrauch auf kostengünstige Weise auf einen gewünschten Temperaturgang der Frequenz einzustellen.

Soweit bei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zum Anbringen einer zusätzlichen Masse bzw. zusätzlicher Gow.u:lii.o Silber vakuumaufgedampft wird, stellt dies nur eine Möglichkeit dar. Das Silber kann auch auf andere Weise aufgesprühL werden oder dergleichen. Es können auch andere Metalle odor andere nicht metallische Materialien als zusätzliche Gowichio verwendet werden. Es ist ferner möglich, zur Frequenzeinstellung ein Verfahren gemäß dem japanischen Gebrauchsmuster 6154/1977 einzusetzen, nach dem mit Hilfe eines Lasers oder dergleichen überflüssiges Material oder Gewicht entfernt wird, das zuvor aufgebracht wurde oder überflüssiges Metall entfernt wird, das im Vakuum aufgedampft wurde. Wie bereits für die ersteren Ausführungsformen der Erfindung angemerkt, kann auch bei den «zuletzt beschriebenen Ausführungsformen anstelle von Quarz ein anderer piezoelektrischer Kristall oder Schwinger mit Metall verwendet werden.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsull RadedcostraOe 4J 8000 München 60 Telefon (089) 88360S/S83604 Telex 05-212 JU Telogrammo Potcnkon-jult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562743/561998 Telex 04-1867J7 Telegramme Polonlconsult

Kabushiki Kaisha Suwa Seikosha, 79/8741

HO/ku 3-4, 4-chome, Ginza, Chuo-ku,

Tokyo, Japan

Patentansprüche

f 1.1 Stimmgabelschwinger,

dadurch gekennzeichnet, daß seine Dicke so ausgewählt ist, daß die Differenz zwischen einer Frequenz (f_D) einer

Biegeschwingung und einer Frequenz (f_T0) einer Tors ions-Grundschwingung, die im Schwinger auftreten, weniger als 15 % der Frequenz der Biegeschwingung beträgt und daß er aus einer Kristallplatte gebildet ist, die aus dom Kristall durch Drehen um eine elektrische Achse in einem der Bereiche O⁰ bis -15° und +10° bis +35° gewonnen ist.

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Pliys. Dr. rer. nal. · H. P. Brehm Dipl-Chem. Dr. phil. nai. Wiesbaden: P.G. Blumboch Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. D'. jur. . G. Zwunor Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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2. Stimmgabelschwinger

dadurch gekennzeichnet, daß seine Dicke so ausgewählt ist, daß die Differenz zwischen einer Frequenz (f_) einer

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Biegeschwingung und einer Frequenz (f_T0) einer Torsions-Grundschwingung, die im Schwinger auftreten, weniger als 15 % der Frequenz der Biegeschwingung beträgt und daß er aus einer Kristallplatte gebildet ist, die aus einem Kristall durch Drehen um eine mechanische Achse in einem der Bereiche von -25° bis -55° und von +25° bis +55° gewonnen ist.
3. Stimmgabelschwinger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Quarzplatte gebildet ist.
4. Stimmgabelschwinger nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Frequenz der Biegeschwingung um die Frequenz (f_R0) der Biege-Grundschwingung handelt.
5. Stimmgabelschwinger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz (f_BQ) der

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Biege-Grundschwingung als Referenzzeit-Signal dient.
6. Stimmgabelschwinger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Frequenz der Biegeschwingung um die Frequenz einer Biege-Oberschwingung handelt.
7. Stimmgabelschwinger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz der Biege-Oberschwingung als Referenzzeit-Signal dient.
8. Stimmgabelschwinger nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß er durch vorgefertigte Fotolithographie hergestellt ist.
9. Stimmgabelschwinger, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Kopplung zwischen zwei unterschiedlichen Schwingungsweisen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß vergrößerte oder verkleinerte Gewichte an wenigstens einer Stelle des Schwingers angebracht sind, um eine Schwingungsfrequenz und/oder den

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Temperaturgang der Schwingungsfrequenz zu korrigieren.
10. Stinungabelschwinger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopplung zwischen einer Biegeschwingung (B) und einer Torsions-Grundschwingung (T_Q) besteht.
11. Stinungabelschwinger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Temperaturgangs einer Schwingungsfrequenz ein vergrößertes oder verkleinertes Gewicht an einem Knotenpunkt der Biegeschwingung angebracht ist.
12. Stinungabelschwinger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Temperaturgangs einer Schwingungsfrequenz ein vergrößertes oder verkleinertes Gewicht an einem anderen Teil des Schwingers als einem Knotenpunkt der Biegeschwingung angebracht ist.
13. Stimmgabelschwinger nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

gekennzeichnet durch die Verbindung mit einer Schaltung zur Einstellung einer Schwingungsfrequenz als Referenzzeit-

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Signal mit Hilfe logischer Schaltkreise,
14. Stiramgabelschwinger nach Anspruch 10, bei dem eine Kopplung zwischen einer Biege-Grundschwingung (B„) und einer Torsions-Grundschwingung (T₀) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß vergrößerte oder verkleinerte Gewichte an einer Stelle eines Knotenpunkts nahe der Gabel und einigen anderen Stellen als dem Knotenpunkt nahe der Gabel angebracht sind, um eine Schwingungsfrequenz und den Temperaturgang der Schwingungsfrequenz zu korrigieren.
15. Stimmgabelschwinger nach Anspruch 10, bei dem eine Kopplung zwischen einer Biege-Grundschwingung (B_Q) und einer Torsions-Grundschwingung (T_Q) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur einer Schwingungsfrequenz und des Temperaturgangs der Schwingungsfrequenz vergrößerte oder verkleinerte Gewichte an einigen anderen Stellen als einem Knotenpunkt nahe der Gabel angebracht sind.
16. Stimmgabelschwinger nach Anspruch 10, der eine Kopplung zwischen einer ersten Biege-Oberschwingung (B.) und ciner Torsions-Grundschwingung (T_Q) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur einer Schwingungs-

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frequenz und des Temperaturgangs der Schwingungsfrequenz vergrößerte oder verkleinerte Gewichte an einer Stelle eines Knotenpunkts auf einem Stimmgabelarm und einigen anderen Stellen als zwei Knotenpunkten angebracht sind.
17. Stinungabelschwinger nach Anspruch 10, bei dem eine Kopplung zwischen einer ersten Biege-Oberschwingung (B₁) und einer Torsions-Grundschwingung (T_Q) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur einer Schwingungsfrequenz und des Temperaturgangs der Schwingungsfrequenz vergrößerte oder verkleinerte Gewichte an einer Stelle eines Knotenpunkts nahe der Gabel und an einigen anderen Stellen als zwei Knotenpunkten angebracht sind.
18. Stinungabelschwinger nach Anspruch 10, bei dem eine Kopplung zwischen einer ersten Biege-Oberschwingung (B₁) und einer Torsions-Grundschwingung (T_Q) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur einer Schwingungsfrequenz und des Temperaturgangs der Schwingungsfrequenz vergrößerte oder verkleinerte Gewichte an zwei Knotenpunkten und an einigen anderen Stellen als diesen Knotenpunkten angebracht sind.

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19. Stinungabelschwinger nach Anspruch 10, bei dem eine Kopplung zwischen einer ersten Biege-Oberschwingung (B ) und einer Torsions-Grundschwingung (T_Q) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur einer Schwingungsfrequenz und des Temperaturgangs der Schwingungsfrequenz vergrößerte oder verkleinerte Gewichte an einigen anderen Stellen als zwei Knotenpunkten angebracht sind.
20. Verfahren zur Einstellung einer Frequenz eines Stimmgabelschwingers, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwei im Schwinger auftretende unterschiedliche Schwingungsweisen einer Hauptschwingung und einer Zusatzschwingung miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Frequenz der Zusatzschwingung auf einen bestimmten Viert eine zusätzliche Masse an einem Knotenpunkt der Hauptschwingung vergrößert oder verringert wird, nachdem die Frequenz der Hauptschwingung durch Erhöhen oder Verringern einer zusätzlichen Masse am vorderen Ende der Stimmgabel auf einen bestimmten Wert eingestellt wurde.
21. Verfahren zur Einstellung einer Frequenz eines Stimmgabelschwingers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem zwei im Schwinger auftretende unterschiedliche Schwingungsweisen einer Hauptschwingung und einer Zusatz-

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schwingung miteinander gekoppelt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hauptschwingung dadurch auf einen bestimmten Wert eingestellt wird, daß eine zusätzliche Masse an einem Knotenpunkt der Zusatzschwingung
vergrößert oder verkleinert wird, nachdem die Frequenz der
Zusatzschwingung durch Vergrößern oder verkleinern einer
zusätzlichen Masse am vorderen Ende der Stimmgabel auf einen bestimmten Wert eingestellt wurde.

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