DE3047492A1

DE3047492A1 - Uhrwerkanordnung und verfahren zum herstellen derselben

Info

Publication number: DE3047492A1
Application number: DE19803047492
Authority: DE
Inventors: Jean Pierre Skwarek; Jean Pierre 25000 Besancon Skwarek
Original assignee: Timex Corp 06720 Waterbury Conn; Timex Corp
Current assignee: Timex Corp 06720 Waterbury Conn; Timex Group USA Inc
Priority date: 1980-01-04
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1981-09-10
Also published as: CH641627GA3; JPS56101585A; MX149044A; IT8147506A0; CH641627B; PH16840A; JPS6349198B2; DE3047492C2; IT8147506A1; CA1133108A; GB2067315A; FR2474187B1; FR2474187A1; US4241439A; GB2067315B; IT1195314B

Description

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HOEGER, STELLRECHT .& ,P

PATENTANWÄLTE ^ Γ) Λ 7 Λ Q

UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 44 329 b Anmelder: TIMEX Corporation

k - 176 Waterbury, Conn. 06720

5. Dezember 1980 USA

Uhrwerkanordnung und Verfahren zum Herstellen derselben

Die Erfindung betrifft eine Uhrwerkanordnung für eine batteriebetriebene elektronische Uhr mit einem Tragrahmen und einem Substratplättchen sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Uhrwerkanordnung.

Es sind batteriebetriebene elektronische Uhren mit Analoganzeige, d.h. mit üblichen, sich drehenden Zeigern, bekannt, bei denen ein Schrittschaltmotor sehr exakt durch getaktete elektrische Antriebssignale angetrieben wird. Die Antriebssignale können dabei aus einem transistorisierten Impulsgenerator stammen oder aus einer integrierten Schaltung der ein Steuerquarz als Taktsignalquelle zugeordnet ist.

Bei derartigen Uhren ist es üblich, die elektrischen Bauelemente,wie z.B. einen Oszillatorkreis, einen Treiberkreis, eine Teilerschaltung und einen Quarzoszillator auf einem sogenannten Substratplättchen anzuordnen, welches dann an einem üblicherweise aus Kunststoff bestehenden Tragrahmen befestigt wird, der der Halterung bzw. Lagerung des Antriebsmotors, der Zahnräder des Uhrwerks und einer Kontaktfeder dient sowie in einigen Fällen auch zur Aufnahme der Batterie selbst. Ein

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Substratplättchen, welches speziell für die Verwendung in derartigen elektronischen Uhren geeignet ist/ wird beispielsweise in der US-PS 3 958 408 beschrieben.

Bisher wird das Substratplättchen an dem Tragrahmen üblicherweise mittels mechanischer Befestigungseinrichtungen wie Schrauben oder Klammern befestigt. Dies ist insofern nachteilig/ als eine erhöhte Anzahl von Bauteilen benötigt wird, um die ührwerksanordnung zusammenzubauen. Außerdem müssen die einzelnen Befestigungseinrichtungen eingeschraubt, angeklemmt oder auf sonstige Weise angebracht werden, was einen entsprechenden Arbeitsaufwand mit sich bringt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für eine elektronische Uhr eine verbesserte Uhrwerkanordnung anzugeben/ bei der der Tragrahmen, und das Substratplättchen schnell und bequem ohne besondere Befestigungsteile oder dergleichen miteinander verbunden werden können. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen einer solchen verbesserten Uhrwerkanordnung.

Die gestellte Aufgabe wird durch eine Uhrwerkanordnung der eingangs beschriebenen Art gelöst, welche gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: ·

a) Der Tragrahmen ist mit einer ersten durchgehenden Öffnung versehen;

b) das Substratplättchen ist mit einer.zweiten durchgehenden Öffnung versehen/ welche gegenüber der ersten durchgehenden Öffnung des

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Tragrahmens fluchtend ausgerichtet ist, und trägt auf seiner freien, vom.Tragrahmen abgewandten Seite mindestens ein Bauelement;

c) an dem Tragrahmen ist eine längliche Batteriefeder befestigt, deren eines Ende an eine Batterie anlegbar ist und deren anderes Ende die fluchtenden öffnungen des Tragrahmens und des Substratplättchens durchgreift und auf der vom Tragrahmen abgewandten Seite des Substratplättchens einen überstehenden Kontaktstift bildet; der Kontaktstift ist von einer Perle aus leitfähigem Material umgeben, welche auf der vom Tragrahmen abgewandten Seite des Substratplättchens den Kontaktstift mit dem Bauelement verbindet.

Das Verfahren zum Herstellen einer solchen Uhrwerkanordnung ist gemäß der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

a) Man ordnet den Tragrahmen und das Substratplättchen relativ zueinander derart an, daß die in ihnen vorgesehenen durchgehenden.öffnungen miteinander fluchten, wobei auf der vom Tragrahmen abgewandten Seite des Substratplättchens mindestens ein Bauelement vorgesehen ist,

b) man befestigt an dem Tragrahmen eine Kontaktfeder derart, daß ein Teilstück derselben die fluchtenden durchgehenden öffnungen durchgreift und auf der freien, vom Tragrahmen abgewandten Seite des Substratplättchens einen Kontaktstift bildet und

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c) man bringt an dem Kontaktstift eine Lötperle an, die den Kontaktstift leitend mit einem elektrischen Bauelement auf dem Substratplättchen verbindet und gleichzeitig einen mechanisch wirkenden Sicherungskopf zum Zusammenhalten von Tragrahmen und Substratplättchen bildet.

Der entscheidende Vorteil des Herstellungsverfahrens und der Uhrwerkanordnung gemäß der Erfindung besteht dabei darin, daß durch einen Lötvorgang nicht nur eine der erforderlichen elektrischen Verbindungen geschaffen sondern gleichzeitig auch eine sichere mechanische Verbindung zwischen Tragrahmen und Substratplättchen hergestellt wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine längliche Kontaktfeder für die Uhrbatterie an dem Tragrahmen beispielsweise durch Verkleben und/oder durch entsprechende Formgestaltung des Tragrahmens mit diesem verbunden und durchgreift fluchtende öffnungen im Tragrahmen und im Substratplättchen derart, daß sie auf der vom Tragrahmen abgewandten Seite des Substratplättchens in einem Kontaktstift endet. Zwischen diesem Kontaktstift und einem benachbarten Kontaktbereich wird dann eine Lötverbindung hergestellt, so daß sich eine Lötperle bildet, die einerseits eine elektrische Verbindung zwischen der Kontaktfeder und.der Schaltung auf dem Substratplättchen schafft und andererseits einen Sicherungskopf zum Zusammenhalten von Substratplättchen und Tragrahmen darstellt. Dabei ist es günstig, wenn das Substratplättchen an anderer Stelle einen Vorsprung, beispielsweise eine vorspringende Nase, aufweist,

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welche von einer zugeordneten Aussparung am. Tragrahmen aufgenommen wird, so daß zusätzlich zwischen dem Tragrahmen und dem Substratplättchen eine Steckverbindung hergestellt, wird. Auf diese Weise wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erreicht, daß der. Tragrahmen und das Substratplättchen an zwei Stellen sicher miteinander verbunden sind, nämlich einmal im Bereich der Steckverbindung und zum anderen im Bereich der Lötverbindung der Batteriefeder.

Weitere Einzelheiten und Vorteile _der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von UnteranSprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine ünteransicht eines Tragrahmens einer bevorzugten Ausführungsform, einer Uhrwerkanordnung gemäß, der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Tragrahmen gemäß Fig. 1 längs der Linie E-E in dieser Figur;

Fig. 3 eine Unteransieht des Substratplättchens der Uhrwerkanordnung;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Substratplättchens gemäß. Fig. 3;

Fig. 5 eine Unteransicht, der .... .zusammengebauten Uhrwerkanordnung aus Tragrahmen und Substratplättchen und

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Batteriekontakt nach dem Herstellen einer Lötverbindung.

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Im einzelnen zeigt Pig. 1 einen bevorzugten Tragrahmen, der in einer elektronischen Analoguhr das Gangwerk, den Elektromotor, insbesondere einen Schrittschaltmotor, zum Antreiben des Gangwerks sowie ein in Fig. 3 und 4 gezeigtes Substratplättchen tragen kann. Der.Tragrahmen 2 ist typischerweise aus isolierendem Material, insbesondere Kunststoff, gespritzt oder auf andere Weise derart hergestellt, daß er Aussparungen, Schlitze, Kanäle und dergleichen aufweist, um die verschiedenen von ihm getragenen Bauelemente aufzunehmen. Beispiels·? weise ist gezeigt, daß an dem Rahmen Z eine L-förmige Batterie-Kontaktfeder 6 befestigt ist, und zwar speziell mittels eines Klebers 7, beispielsweise eines Epoxidharzers, mit einem Flansch 2a, der in einen Kanal 2b des Rahmens hineinragt, wie dies besonders aus Fig.2 deutlich wird. Der Rahmen 2 besitzt weiterhin einen ersten, beim Spritzen hergestellten, senkrechten Kanal 2c mit halbkreisförmigem Querschnitt, durch den eine nach oben abstehende Schulter 6a der Kontaktfeder 6 hindurchgeführt ist. Der Schräge Kontaktarm 6b der Kontaktfeder 6 steht in eine im wesentlichen runde Aussparung 2d vor, die beim Spritzen hergestellt wird,um eine Batterie bzw. eine Knopfzelle aufzunehmen, welche die Uhr mit Energie versorgt, wie dies Fig. 1 zeigt.

Zu den am Tragrahmen 2 angeformten Gegenelementen für die Aufnahme von Bauteilen, welche von dem Substratplättchen 4 getragen werden, gehören ferner ein rechteckiger Schlitz 2e, der durch das Material des Rahmens 2 hindurchgeht, sowie eine damit verbundene Vertiefung 2f, die nicht durch das Material des Rahmens 2 hindurchgeht. Dabei ist der Schlitz 2e für die Aufnahme

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eines Quarzoszillators 8 bestimmt, während die Vertiefung 2f für die Aufnahme der Zuleitungen.8a des Quarzoszillators 8 bestimmt ist/ wobei diese Zuleitungen 8a zu Anschlußbereichen bzw. Kontaktbereichen des Substratplättchens 4 geführt sind (Fig. 4). Am Rand des Rahmens 2 ist außerdem ein seitlich offener Schlitz 2g zur Aufnahme eines nach unten gerichteten Arms 9a einer flexiblen Schalterplatte 9 vorgesehen,, die an der Seite des Substratplättchens 4 befestigt ist. Weiterhin ist ein flacher Kanal 2h vorgesehen, der von der Vertiefung bzw. Aussparung 2d für die Batterie zum Rand des Tragrahmens 2 reicht und dazu bestimmt ist, den anderen Batteriefederkontakt 10 aufzunehmen, der mit einem Anschluß des Substratplättchens 4 verlötet ist. Außerdem ist am Rahmen 2 angrenzend an das eine Ende des rechteckigen Schlitzes 2e ein senkrechter Vorsprung 2i angeformt, in dem eine Aussparung 2j vorgesehen ist, die geeignet ist, eine vorspringende Nase 4a an dem einen Ende des Substratplättchens 4 nach Art einer Steckverbindung aufzunehmen.

Weiterhin sind an dem Tragrahmen noch weitere Elemente ausgebildet, beispielsweise runde Aussparungen 2k, 21, 2m, 2n, 2p und 2q, die der Aufnahme von. Getriebeteilen wie Zahnrädern und Wellen des Uhrwerks dienen. Wieder andere Formteile sind vorgesehen, um Elemente des Schrittschaltmotors aufzunehmen. Beispielsweise sind runde Bohrungen 2r dazu bestimmt, Motorhalterungen aufzunehmen, während.eine Bohrung 2s als Lager für den Rotor dient und eine rechteckige Vertiefung 2t zur Aufnahme der Wicklung des Schrittschaltmotors. Dabei versteht es sich; daß diese Formteile am Tragrahmen je

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nach Bedarf abgewandelt werden, um eine Anpassung an unterschiedlich aufgebaute Getriebe und Motorkonstruktionen zu erreichen, wobei die Anordnung der Vertiefungen, Bohrungen und dergleichen im einzelnen je nach den Besonderheiten des Falles zu wählen ist.

Zu den weiteren Bauteilen, die am Substratplättchen 4 montiert sind, gehören eine gekapselte, integrierte Schaltung 11, Zuleitungen 12, Anschlußbereiche 13 und Anschlüsse 14.

Ein wesentliches Element des Substratplättchens 4 ist dabei die oben erwähnte vorspringende Nase 4a, welche in die Aussparung 2j des angeformten Vorsprungs 2i des Tragrahmens 2 eingesteckt werden kann, um an einer ersten Stelle eine Verbindung zwischen dem Tragrahmen und dem Substratplättchen 4 herzustellen. Ein weiteres wichtiges Merkmal des Substratplättchens 4 besteht darin, daß eine zweite vertikale Öffnung 4b vorgesehen ist, welche gegenüber der ersten halbkreisförmigen Öffnung 2c des Tragrahmens ausgerichtet werden kann, um ein nach oben vorstehendes Teilstück 6c der Kontaktfeder 6 aufzunehmen, wie dies insbesondere in Fig. 6 gezeigt ist. Wie besonders aus Fig. 3 deutlich wird, ist der Anschlußbereich 14a, welcher der zweiten durchgehenden .öffnung 4b auf der freien, vom Tragrahmen 2 abgewandten Seite des Substratplättchens 4 zugeordnet ist, als ringförmiges Element aus leitendem Material ausgebildet, so daß die Öffnung im Substratplättchen 4 nicht verschlossen wird.

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Der Zusammenbau des Substratplättchens 4 und des Tragrahmens 2 erfolgt, indem man zunächst die Nase 4a des Substratplättchens 4 in die Aussparung 2j am Vorsprung 2i des Tragrahmens 2 einführt und dann die vertikale Öffnung 4b des Substratplättchens 4 fluchtend gegenüber den nach oben vorstehenden Teilen 6c und 6d der Batteriefeder 6 derart ausrichtet, daß die vorspringenden Teile durch die Öffnung 4b gesteckt werden, wobei das Teilstück 6d über die freie Seite des Substratplättchens 4 vorsteht, wie dies Fig. 6 zeigt. Dieser Kontaktstift 6d wird dann mit dem ringförmigen Anschlußbereich 14a in üblicher Weise unter Verwendung von Lötzinn verlötet. Dabei ergibt sich eine "Lötzinnperle" 15, die nicht nur die Batteriefeder 6 mit dem Anschlußbereich 14a und der damit verbundenen Leitung verbindet, sondern auch als Sicherungselement zum Festhalten des Substratplättchens 4 am Rahmen 2 dient. Zu diesem Zweck hat die Lötperle 15 vorzugsweise größere Abmessungen als die zweite senkrechte öffnung 4b. Fig. 5 zeigt, wie das Substratplättchen 4 und der Tragrahmen 2 an einer Stelle dadurch verbunden sind, daß die Nase 4a des Substratplättchens 4 in die Aussparung 2j des Vorsprungs 21 eingreift und an einer zweiten Stelle dadurch, daß an der Batteriefeder 6 die Lötperle 15 vorhanden ist. Die Substrat/Trägeranordnung gemäß Fig. 5 kann nun in einem Uhrgehäuse (nicht dargestellt) mit Hilfe eines üblichen Tragrings befestigt werden, welcher mit ihr verschraubt oder verrastet sein kann. Außerdem ist das Zifferblatt .(nicht dargestellt) derUhr an der Oberseite der Substrat/Träger-Anordnung normalerweise mittels federnder, nach unten gerichteter Beine befestigt, welche in Nuten 2w am Umfang des Tragrahmens 2 eingelegt und umgebördelt sind.

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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß vorstehend lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel erläutert
wurde und daß dem Fachmann, ausgehend von diesem Ausführungsbeispiel/ zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen
und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken- der Erfindung verlassen müsste.

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Leerseite

Claims

HOEGER, STELLR£C-HT& PARTNER

PATENTii-N-WÄ L-V-E:

UHLANDSTRASSE 14 ο · D 7000 STUTTGART 1 3 O A 7 4 9

A 44 329 b Anmelder: TIMEX Corporation

k - 176 Waterbury, Conn. 06720

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Patentansprüche

1. · Uhrwerkanordnung für eine batteriebetriebene elektronische Uhr mit einem Tragrahmen und einem Substratplättchen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale :

a) Der Tragrahmen (2) ist mit einer ersten durchgehenden öffnung (2c) versehen;

b) das Substratplättchen (4) ist mit einer zweiten durchgehenden öffnung (4b) versehen/ welche gegenüber der ersten durchgehenden öffnung (2c) des Tragrahmens (2) fluchtend ausgerichtet ist, und trägt auf seiner freien, vom Tragrahmen (2) abgewandten Seite mindestens ein Bauelement;

c) an dem Tragrahmen (2) ist eine längliche Batteriefeder (6)befestigt, deren eines Ende an eine Batterie anlegbar ist und deren anderes Ende die fluchtenden öffnungen (2c, 4b) des Tragrahmens (2) und des Substratplättchens (4) durchgreift und auf der vom Tragrahmen (2) abgewandten Seite des Substratplättchens (4) einen überstehenden Kontaktstift (6d) bildet; der Kontaktstift (6d) ist von einer Perle (15) aus leitfähigem Material umgeben, welche auf der vom Tragrahmen {2) abgewandten Seite des Substratplättchens (4) den Kontaktstift (6d) mit dem Bauelement verbindet.

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2. Uhrwerkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (2) als gespritztes Kunststoffteil ausgebildet und mit Aussparungen und Kanälen (2d, 2h bis 2q, 2r, 2s) zur Aufnahme des Antriebsmotors, der Batterie und der Zahnräder und dergleichen versehen ist.

3. Uhrwerkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substratplättchen (4) die Zeitsteuerelemente (8, 11) der Uhr einschließlich eines Quarzoszillators (8) und einer integrierten Schaltung (11) trägt und Zuleitungen, Anschlüsse und Anschlußbereiche aufweist.

4. Uhrwerkanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Tragrahmen (2) abgewandten freien Seite des Substratplättchens (4) rings um die durchgehende Öffnung (4b) ein ringförmiger Kontaktbereich vorgesehen ist.

5. Uhrwerkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Perle aus leitfähigem Material eine Lötperle (15) vorgesehen ist.

6. Uhrwerkanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden über die Kontaktfeder (6) miteinander verbundenen Elemente (2, 4) mit einem Vorsprung (4a) versehen ist, welcher zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Bauelementen (2, 4) in eine entsprechende Aussparung (2j) des anderen Bauelementes eingesetzt ist.

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7. Uhrwerkanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet/ daß die Aussparung (2j) an dem Tragrahmen (2) vorgesehen ist und daß der Vorsprung als vorspringende Nase (4a) an dem Substratplättchen (4) vorgesehen ist.

8. Verfahren zum Verbinden eines Tragrahmens und eines Substratplättchens in einer batteriegetriebenen elektronischen Uhr zur Herstellung einer Uhrwerkanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Man ordnet den Tragrahmen (2) und das Substratplättchen (4) relativ zueinander derart an, daß die in ihnen vorgesehenen durchgehenden öffnungen (2c, 4b) miteinander fluchten, wobei auf der vom Tragrahmen (2) abgewandten Seite des Substratplättchens (4) mindestens ein Bauelement vorgesehen ist;

b) man befestigt an dem Tragrahmen (2) eine Kontaktfeder (6) derart, daß ein Teilstück (6c, 6d) derselben die fluchtenden durchgehenden öffnungen (2c, 4b) durchgreift und auf der freien, vom Tragrahmen (2) abgewandten Seite des Substratplättchens (4) einen Kontaktstift (6d) bildet und

c) man bringt an dem Kontaktstift (6d) eine Lötperle (15) an, die den Kontaktstift (6d) leitend mit einem elektrischen Bauelement auf dem Substratplättchen (2) verbindet und gleichzeitig einen mechanisch wirkenden Sicherungskopf zum Zusammenhalten von Tragrahmen (2) und Substratplättchen (4) bildet.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Tragrahmen (2) und das Substratplättchen (4) zusätzlich an einer zweiten Stelle durch eine Steckverbindung miteinander verbindet, indem man eine vorspringende Nase (4a) an dem Substratplättchen (4) in eine zugeordnete Aussparung (2j) des Tragrahmens (2) einführt.

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