DE3222545C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen einer Batterie in ein Uhrgehäuse mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merk­ malen. Ein gattungsgleiches Verfahren ist aus der DE-OS 20 36 095 be­ kannt.

Bei dem bekannten Verfahren besteht das Uhrgehäuse aus Metall, und ebenso besteht auch der Deckel aus Metall, wobei der letztere aus einem Deckeldrehteil und einem Blechstanzteil zusammengenietet ist. Das Stanzteil weist die Nasen auf, die sich hinter dem Gehäuseboden nach Art eines Bajonettverschlusses verankern. - Durch eine zwischen Deckelrand und Gehäuseboden einlegbare Dichtung kann das Gehäuse im Deckelbereich abgedichtet werden.

Ferner offenbart die CH-PS 5 52 241 ein einschalig aus synthetischem Ma­ terial gefertigtes Uhrgehäuse mit einer Batterieeinsetzöffnung im Ge­ häuseboden, welche durch einen abnehmbaren Deckel verschließbar ist. Der Deckel weist eine Umfangsnut auf, in die ein komplementärer Wulst im Randbereich der Einsetzöffnung einschnappt. Diese Lösung ist zwar ein­ fach, vermag aber zumindest nicht auf Dauer die Abdichtung sicherzu­ stellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Einsetzen einer Batterie in ein Uhrgehäuse mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen zu schaffen, das einerseits eine dauerhafte Abdichtung ge­ währleistet, andererseits aber für die Massenfertigung mit ihren natur­ gemäß weiten Toleranzen geeignet ist.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Man erhält so, ähnlich wie beim gattungsgleichen Stand der Technik, eine Sicherung des Deckels am Gehäuseboden mittels eines Bajonettverschlusses, dessen ge­ häuseseitige Formschlußelemente jedoch erst beim erstmaligen Einsetzen der Batterie durch plastische Verformung des thermoplastischen Materials gebildet werden, aus dem das Gehäuse besteht. Da hierbei die deckelsei­ tigen Formschlußelemente als "Werkzeug" dienen, spielen deren Toleranzen nur eine untergeordnete Rolle; demgemäß kann durch Verwenden einer Weichstoffdichtung eine sehr dauerhafte Abdichtung auch beim späteren Batteriewechsel erzielt werden. Darüber hinaus eignet sich das Verfahren für die Automatisierung, und auch die Fertigung des Gehäuses durch Spritzgießen erfordert im Bereich der Formschlußelemente keine kompli­ zierten Spritzgußformen, die sonst wegen der Hinterschneidungen nötig wären.

Gegenstand der Erfindung sind auch eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Patentanspruch 4 sowie ein entsprechendes Uhrgehäuse gemäß Patentanspruch 7. Die Unteransprüche definieren bevorzugte Wei­ terbildungen.

Die Zeichnungen stellen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar, das nachstehend im einzelnen erläutert wird.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Draufsicht auf den Boden eines ein­ schaligen Uhrgehäuses gemäß der Erfindung vor dem erstmaligen Einsetzen einer Batterie.

Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Uhrgehäuse­ boden nach Linie II-II der Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Ansicht von oben auf den Deckel, mit welchem die Batterieaufnahmekammer geschlossen wird.

Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3 zur näheren Erläuterung des Textes.

Fig. 5 ist ein Vertikalschnitt ähnlich Fig. 2, jedoch ist hier zusätzlich die in ihrer Aufnahme pla­ zierte Batterie gezeigt sowie der Deckel in Verschließ­ position und

Fig. 6a bis 6c zeigen verschiedene Etappen des Verschließens der Batterieaufnahme und lassen die Verformung durch die Vorsprünge des Deckels erkennen.

Fig. 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einem einschaligen Uhrgehäuse 2, das aus einem synthetischen thermoplastischen Material hergestellt ist. Dieses Gehäuse weist einen Boden 4 mit einer Außenseite 4 a auf, welche hinsichtlich der Uhr nach außen gewandt ist. Der Boden 4 weist eine runde Öffnung 6 auf, die zu einer Batterieaufnahmekammer 7 von außerhalb der Uhr führt. Die Außenseite 4 a des Gehäusebodens ist ferner mit einer Ringausnehmung 8 in Form einer Kreisnut versehen, welche die Öffnung 6 umgibt. Die Ausnehmung 8 und die Öffnung 6 sind voneinander durch einen Bund 10 getrennt, der eine äußere Anlagefläche 10 a in Form einer Krone parallel zur Außenseite 4 a aufweist. Die Ausneh­ mung 8 wird vervollständigt durch drei Referenzausneh­ mungen 12 a, 12 b und 12 c, welche Referenzausnehmungen sich radial von der Ringausnehmung 8 weg erstrecken und mit dieser in Verbindung stehen. Die Ringausnehmung 8 und die Referenzausnehmungen 12 haben vorzugsweise gleiche Tiefe e, die natürlich kleiner ist als die Dicke E des Gehäu­ sebodens. Die Referenzausnehmungen haben vorzugsweise eine halbzylindrische Form, wie in Fig. 1 erkennbar. Die Batterieaufnahmekammer 7 ist ferner begrenzt durch eine Seitenwandung 7 a und einen Boden 7 c, einstückig mit dem einschaligen Uhrgehäuse ausgebildet. In Fig. 1 erkennt man deutlich, daß zwischen den Referenzaus­ nehmungen 12 der Gehäuseboden massive Partien 14 auf­ weist, welche die Referenzausnehmungen 12 voneinander trennen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungs­ form für den Deckel zum Verschließen der Batterieein­ satzöffnung. Der Deckel 20 hat eine im wesentlichen runde Form und trägt auf seiner Peripherie eine Kante 22. In dem Zentrum des Deckelbodens 24 ist ein Hohl­ raum 26 vorgesehen, der, wie noch zu erläutern, dem Abnehmen des Deckels dient, wenn die Batterie ent­ nommen werden soll. Die Kante 22 des Deckels ist mit drei Nasen 28 a, 28 b bzw. 28 c versehen, die radial aus dem Deckel vorstehen. Diese Nasen 28 haben eine Dicke e′ , die in jedem Falle kleiner ist als die Tiefe e der Ausnehmung 8. Natürlich ist die Breite der Nasen 28 kleiner als die Breite der Referenzausnehmung 12, damit die Nasen 28 frei in diese eingeführt werden können, und die Nasen besitzen eine halbkreisförmige Kontur, wie aus Fig. 3 und 4 entnehmbar. Der Deckel weist ferner drei Ausfräsungen 30 a, 30 b bzw. 30 c auf, die jeweils neben den Nasen 28 a, 28 b bzw. 28 c vorgesehen sind. Wie später noch zu erläutern, dienen diese Ausfräsungen der Befestigung des Deckels im Gehäuseboden.

Fig. 5 zeigt das Plazieren der Batterie in ihrer Kammer und das Verschließen der Batterieeinsetzöffnung. Die Batterie 32 weist in bekannter Weise eine erste Seite 32 a auf, die beispielsweise die negative Elek­ trode darstellt, sowie eine zweite Seite 32 b, die im wesentlichen eben ist. Die Batterie 32 wird derart eingesetzt, daß ihre negative Elek­ trode 32 a an einem elektrischen Kontakt 34 anliegt, der in der Innenseite 7 d des Bodens 7 c der Aufnahme angebracht ist. Eine deformierbare Abdichtscheibe 36 wird danach auf die Oberseite 10 a der Kante 10 auf­ gelegt. In einer folgenden Etappe wird der Deckel 20 derart angebracht, daß seine Nasen 28 a, 28 b und 28 c frei in die Referenzausnehmungen 12 a, 12 b bzw. 12 c eindringen und die Kante 22 des Deckels in der Ausnehmung 8 zu liegen kommt.

In dieser Position liegt die Dichtscheibe 36 zwischen der Innenseite des Deckels einerseits und der Fläche 32 b der Batterie 32 und der Anschlagseite 10 a der Kante 10 andererseits.

Um die abdichtende Befestigung des Deckels 20 vorzunehmen, verwendet man ein Werkzeug, das in Fig. 5 mit 38 bezeichnet ist. Vorzugsweise ist dieses Werk­ zeug eine Sonotrode, die zu Schwingbewegungen in Rich­ tung der Achse xx unter der Wirkung eines Ultraschall­ generators antreibbar ist. Beispielsweise kann das Werkzeug 38 mit einer Frequenz von 40 kHz schwingen mit einer Amplitude in der Größenordnung von 5 micron. Der aktive Abschnitt des Werkzeugs 38 besteht aus drei Fingern 38′, die so angeordnet sind, daß sie in die Ausfräsungen 30 a, 30 b und 30 c eingreifen können. Dieses Werkzeug erfüllt eine dreifache Aufgabe. Zunächst ermöglicht es, einen bestimmten Druck auf den Deckel 20 auszuüben, um eine leichte Deformation der Dichtscheibe 36 zu bewirken, welche vorzugsweise aus Silikon-Kunststoff besteht. Seine zweite Aufgabe besteht darin, als Schraubendreher zu wirken, um eine Drehung des Deckels 20 herbeizuführen durch Zusammen­ wirken der Finger 38′ und der Ausfräsungen 30. Schließlich überträgt die Sonotrode ihre Eigen­ schwingung auf dem Deckel 20 und demgemäß teilweise auch auf die Nasen 28.

Das Zu­ sammenwirken dieses Drehmoments mit der Übertragung des Ultraschalls auf die Nasen, ermöglicht eine Einschnittwirkung auf die massiven Abschnitte 14 auszuüben, um die Be­ festigung des Deckels im Gehäuseboden vorzunehmen. Die Fig. 6 zeigen die verschiedenen Etappen. In der in Fig. 6a dargestellten Etappe ist der Deckel noch nicht eingesetzt. In der folgenden Etappe gemäß Fig. 6b ist der Deckel an Ort und Stelle plaziert und insbesondere ist die Nase 28 c frei in die radiale Referenzausnehmung 12 c eingebracht. Während der gleichzeitigen Anwendung des Drehmoments und der Schwingungen auf die Nase deformiert die angreifende Kante 28′ c der Nase 28 c lokal die Seitenwandung 12′ c der Referenzausnehmung 12 c, um in den massiven Ab­ schnitt 14 eine Bajonettausnehmung 40 einzubringen, indem das Material, das den Gehäuseboden bildet, lokal erhitzt wird. Dieser Bajonettausschnitt 40 wird dem­ gemäß nach und nach durch Eindringen der Nase 28 c in den vollen Abschnitt 14 realisiert, bis ein erheb­ licher Teil der Breite der Nase 28 c in den dickeren massiven und vollen Abschnitt 14 eingedrungen ist. Es versteht sich, daß wegen der relativen Dickenunter­ schiede zwischen Nase 28 c und massivem Abschnitt 14 ein erheblicher Teil 14′ dieses vollen Abschnitts 14 undeformiert bleibt und zwar oberhalb der Nase 28 c, womit die Befestigung des Deckels am Gehäuseboden sichergestellt wird.

Es ist klar, daß wegen der Einbringung der Bajonettausschnitte 40 durch die Nasen selbst die Verriegelung eine sehr gute Qualität besitzt und der Deckel vollständig gegen Drehung durch eine hohe Ver­ riegelungskraft gesichert ist. Diese Verriegelung stellt demgemäß sicher, daß auch die negative Elek­ trode 32 a der Batterie 32 an dem Kontakt 34 anliegt und der Deckel auf die Dichtscheibe 36 drückt. Man erhält demgemäß eine sehr gute Abdichtung zwischen Deckel 20 und dem Gehäuseboden über die Dichtscheibe 36.

Es ist anzumerken, daß die Dichtscheibe 36 nicht nur die Abdichtung bewirkt, sondern auch ermöglicht, die Vibrationen zu absorbieren, die von dem Werkzeug 38 ausgeübt werden, damit diese Vibrationen nicht voll­ ständig auf die Batterie übertragen werden. Da ferner die Ausfräsungen 30, die in direktem Kontakt mit der Sonotrode stehen, neben den Nasen 28 vorgesehen sind, ist der von den Schwingungen durchlaufene Weg zwischen der Vibrationsquelle und den Nasen minimal, was die Energiebelastung begrenzt.

In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Ausnehmung 8 von der Öffnung 6 durch einen Bund 10 getrennt, der es ermöglicht, die Dichtscheibe 36 ein­ zulegen. Es ist aber klar, daß dieser Bund 10 nicht zu existieren braucht, in welchem Falle die Ausnehmung 8 direkt in Verbindung steht mit der Öffnung 6. Es versteht sich aber, daß die Referenzausnehmungen 12 a, 12 b und 12 c beibehalten werden. In einer solchen Ausführungsform würde die Abdichtscheibe 36 direkt auf den Boden 8′ der Ringausnehmung 8 zur Auf­ lage gebracht. Die Abdichtung erhielte man dann durch Zusammenwirken der Dichtscheibe 36 mit dem Ende 22 a der Kante 22 des Deckels oder der Nasen 28 a an den Stellen, wo sie vorgesehen sind.

Um die Batterie 32 zu entnehmen, genügt es, in den Schlitz 26 das Ende eines Werkzeugs einzuführen, um den Deckel in Gegenrichtung zu verdrehen, wodurch der Deckel von dem Gehäuse gelöst wird.

Es ist anzumerken, daß zwar die Verwendung von Ultraschall für die Übertragung von Energie auf die Deckelnasen in hinreichendem Maße, um das Einschneiden der Bajonetteinschnitte vorzunehmen, die bestgeeignete Methode ist, doch könnte man auch ins Auge fassen, den Deckel selbst gleichzeitig zu erwärmen, während man ihn verdreht, um das Eindringen der Ausschnitte vorzunehmen.

Der Abgriff an der positiven Elektrode der Batterie 32 kann beispielsweise an deren Mantelfläche erfolgen, was aber in den Figuren aus Gründen der Vereinfachung nicht gezeichnet ist.

Claims (8)

1. Verfahren zum Einsetzen einer Batterie in ein Uhrgehäuse, das ei­ nen Boden mit einer im wesentlichen runden, zur Bodenaußenseite hin mündenden Öffnung aufweist, welche mehrere, in den Boden eingearbeitete, sich radial von der Öffnung wegerstreckende und voneinander durch mas­ sive Bodenabschnitte getrennte Referenzausnehmungen aufweist, bei wel­ chem Verfahren die Öffnung nach Einsetzen der Batterie durch einen im we­ sentlichen runden Deckel verschlossen wird, der mehrere der Referenz­ ausnehmungen zugeordnete sich radial bezüglich der Deckelachse erstre­ ckende Nasen aufweist, indem man den Deckel derart auf der Öffnung posi­ tioniert, daß seine Nasen in die Referenzausnehmungen frei eingreifen, und auf den Deckel unter axialem Anpressen ein Drehmoment ausübt, da­ durch gekennzeichnet, daß man ein Gehäuse aus einem thermoplastischen synthetischen Material verwendet, das im Boden eine durch die Bodenöff­ nung zugängliche Batterieaufnahmekammer besitzt, während die Öffnung von einer von außen einspringenden Ringausnehmung umgeben ist, von der die Referenzausnehmungen ausgehen, daß man einen metallischen Deckel ver­ wendet, der einen in die Ringausnehmung einspringenden Umfangsring auf­ weist, von dessen freier Kante die Nasen auskragen, deren Tiefe in Richtung der Deckelachse deutlich kleiner ist als die der Referenzaus­ nehmungen, und daß man während der Einwirkung des axialen Anpreßdrucks und des Drehmoments Energie derart auf den Deckel überträgt, daß sich seine Nasen in die massiven Bodenabschnitte mindestens teilweise einar­ beiten.

2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Übertragen der Energie auf den Deckel auf diesen Ultraschallschwingungen übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Uhrgehäuse verwendet wird, das zwischen der Bodenöffnung und der Ring­ ausnehmung einen ringförmigen Deckelanschlag aufweist und daß vor dem Positionieren des Deckels auf diesen eine Dichtung aufgelegt wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Werkzeug, mittels dem auf den Deckel gleichzeitig ein Drehmoment bezüglich seiner Achse, ein axial gerichteter Anpreßdruck und die Energie übertragbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug als Sonotrode zur Einspeisung von Ultraschallenergie in den Deckel ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Deckel auf seiner Außenseite min­ destens zwei neben den Nasen vorgesehene Ausnehmungen aufweist und daß das Werkzeug mindestens zwei Ultra­ schallschwingungen übertragende, in die Deckelausneh­ mungen einsetzbare Finger aufweist.

7. Uhrgehäuse aus thermoplastischem Kunststoff­ material, mit einem relativ dicken Boden, der eine Außenseite aufweist und eine im wesentlichen runde Öffnung als Zugang zu einer Batterieaufnahmekammer auf­ weist, zur Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in seinem Boden zusätzlich eine Ringausnehmung rings um die Öffnung besitzt sowie mindestens zwei Referenzausnehmungen, die sich radial von der Ringsaus­ nehmung weg erstrecken und mit ihr in Verbindung stehen, wobei die Ausnehmungen nach außen münden und eine Tiefe besitzen, die kleiner ist als die Dicke des Bodens.

8. Uhrgehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Boden zusätzlich einen Deckelanschlag zwischen der Bodenöffnung und der Ringausnehmung besitzt, welcher eine kronenförmige Anschlagfläche besitzt.