EP4143639A1 - Timepiece - Google Patents

Timepiece

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Publication number
EP4143639A1
EP4143639A1 EP22731596.7A EP22731596A EP4143639A1 EP 4143639 A1 EP4143639 A1 EP 4143639A1 EP 22731596 A EP22731596 A EP 22731596A EP 4143639 A1 EP4143639 A1 EP 4143639A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clock
watch
gear train
useful signal
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22731596.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Bonke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Realization Desal AG
Original Assignee
Realization Desal AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Realization Desal AG filed Critical Realization Desal AG
Publication of EP4143639A1 publication Critical patent/EP4143639A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/14—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating a stepping motor
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/08—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically
    • G04C3/12—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically driven by piezoelectric means; driven by magneto-strictive means
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C1/00—Winding mechanical clocks electrically
    • G04C1/04—Winding mechanical clocks electrically by electric motors with rotating or with reciprocating movement
    • G04C1/06—Winding mechanical clocks electrically by electric motors with rotating or with reciprocating movement winding-up springs
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time pieces
    • G04C10/04—Arrangements of electric power supplies in time pieces with means for indicating the condition of the power supply
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means

Definitions

  • the invention relates to a watch which has the advantages of a mechanical watch with a self-winding or hand-winding function and a quartz watch.
  • Quartz watches are clocked by the frequency of a quartz oscillator.
  • self-winding mechanical watches also known as automatic watches
  • manual-winding mechanical watches in general are controlled by the oscillation of a balance wheel, which controls the so-called escapement.
  • Quartz watches are typically much more accurate than automatic or hand-wound mechanical watches because the reference frequency of a vibrating crystal is much more stable and independent than the frequency of a mechanical vibrating device.
  • the mechanical oscillating device is slowed down or accelerated by every movement of the wrist.
  • the degree of tension of the mainspring of the movement has an influence on the escapement and also on the frequency of the tandem balance wheel/escapement.
  • the position of the watch (horizontal or vertical) has an influence on the oscillating behavior of the balance wheel.
  • the frequency of an oscillating crystal in a wristwatch is very independent. Only the deviation from the standard temperature for which the oscillating crystal was designed and configured can influence the frequency of the oscillating crystal.
  • a quartz watch has the advantage that it has a much longer power reserve, usually for a few years.
  • automatic and hand-wound mechanical watches tend to be much more popular as wristwatches than quartz watches.
  • automatic watches do not need a battery change and are an expression of the centuries-old art of watchmaking.
  • a watch which has a clock generator arrangement with a clock generator, a gear train, a drive device for driving the gear train and a clock display device connected to the gear train and moveable by the gear train.
  • the clock generator has a predetermined oscillation frequency.
  • a desired oscillation frequency that the clock generator should have can advantageously first be selected, and then the clock generator can be designed in such a way that the desired oscillation frequency is achieved. For this purpose, after the clock generator has been formed, it can be measured to determine the actual frequency of the clock generator. In case the actual frequency deviates from the desired frequency, the clock can be modified accordingly until the desired frequency is reached.
  • the desired frequency corresponds to the predetermined oscillation frequency of the clock generator.
  • a clock generator it is also possible for a clock generator to be embodied as desired.
  • the clock generator that is formed can then be measured to determine the oscillation frequency of the clock generator.
  • the oscillating frequency determined thereby corresponds to the predetermined oscillating frequency of the clock generator.
  • the clock assembly in particular the clock, is the frequency determining element of the clock.
  • the drive device is to be understood in particular as a mechanical drive device, i.e. without an electric motor drive or other electrical drive.
  • the drive device preferably includes a drive spring as an energy store.
  • the watch preferably includes a winding device for self-winding (automatic watch) and/or manual winding.
  • the gear train preferably comprises at least one hour wheel and/or a minute wheel and/or a fourth wheel and/or a third wheel.
  • the clock generator arrangement preferably also has an electronic useful signal generation device and an electromechanical device.
  • the electronic useful signal generation device is set up to generate a useful signal based on the oscillation frequency of the clock generator.
  • the electromechanical device can be moved by means of the useful signal generated by the electronic useful signal generating device, as a result of which the electromechanical device engages directly or indirectly in a clocked manner in the gear train.
  • the electromechanical device engages directly or indirectly in a locking manner with the gear train to alternately stop and unlock the gear train.
  • the rate of the watch is not clocked by an oscillating balance wheel, but by a frequency-controlled device (the electromechanical device), whereby the Driving energy for the gear train is provided by a mechanical drive device.
  • the imprecise mechanical balance wheel is replaced by the clock arrangement described above.
  • the clock generator can be based on a piezoelectric oscillating crystal. However, it can also be an oscillating system in which the frequency-determining unit is not a simple oscillating crystal, but another mechanism, such as an optical waveguide or an oscillator on any other basis. Since no balance wheel is provided in the proposed watch, all mechanical influences that influence the beat of the balance wheel and thus the accuracy of the flow of time in the watch are eliminated.
  • the reference frequency used to clock the watch which corresponds to the oscillation frequency of the clock, is not affected by movement of the wearer of the watch. Thus, a mechanical watch is made possible in terms of driving the gear train, which is much more precise than a conventional mechanical watch with a balance wheel.
  • the electromechanical device can be moved using the useful signal generated by the electronic useful signal generating device and the useful signal can be generated based on the oscillation frequency of the clock generator, it is to be understood that the electromechanical device is frequency-controllable or frequency-controlled.
  • the electromechanical device engages indirectly in the gear train.
  • “indirectly” means in particular that there is at least one further component between the electromechanical device and the gear train. This means that in this embodiment of the watch, the electromechanical device can be moved by means of the above-mentioned useful signal, as a result of which the electromechanical device engages indirectly in the gear train for the escapement.
  • the watch preferably comprises an escapement.
  • the escapement is engaged with the gear train.
  • the electromechanical device drives the escapement.
  • the electromechanical device can be moved by means of the useful signal generated by the electronic useful signal generating device, as a result of which the electromechanical device engages in the gear train via the escapement.
  • the escapement corresponds to the at least one further component mentioned above, which is located between the electromechanical device and the gear train.
  • the escapement comprises an escapement wheel and a escapement piece. The escapement serves to arrest the escapement wheel.
  • the electromechanical device for driving the escapement is arranged, with the escapement wheel being in engagement with the gear train.
  • the escapement is designed as an anchor escapement, with the escapement piece being designed as an anchor.
  • the escape wheel can also be referred to as an escape wheel.
  • the electromechanical device can engage directly in the gear train.
  • “directly” or “immediately” means in particular that there is no other component between the electromechanical device and the gear train. This means that in this embodiment of the watch, the electromechanical device can be moved by means of the above-mentioned useful signal, as a result of which the electromechanical device engages directly in the gear train in a clocked manner.
  • the electromechanical device can be designed as an actuator.
  • an actuator is in particular a drive-related device or structural unit that converts an electrical signal into a mechanical movement.
  • the actuator can particularly preferably have a magnet armature and a magnet coil.
  • the magnet coil is set up to move the magnet armature by means of the useful signal.
  • the electromechanical device can preferably be designed as a stepping motor. In this configuration of the electromechanical device, it is particularly advantageous if the electromechanical device engages directly in the gear train in a clocked manner.
  • the clock generator can be designed as a piezoelectric oscillating crystal.
  • the piezoelectric oscillating crystal can preferably have a length, a width and a height of at least 1 mm, preferably at least 1.5 mm, further preferably at least 3 mm, particularly preferably at least 5 mm.
  • the piezoelectric vibrating crystal has a solid mass, enabling it to vibrate stably.
  • the stability of the oscillation of the piezoelectric oscillating crystal is ensured without having to be under vacuum. Therefore, a vacuum sleeve or bell jar can be used to hold the piezoelectric resonant crystal be waived.
  • the proposed dimensioning of the oscillating crystal has the advantage that the oscillating crystal is not subject to any aging, or only to a negligible extent.
  • the piezoelectric oscillating crystal meets the technical requirements of a precisely functioning frequency oscillator and can thus serve as a clock generator of the clock generator arrangement of a watch.
  • the piezoelectric oscillating crystal can be used as a decorative element of the watch due to its easily visible shape and mass and the omission of a vacuum sleeve or bell jar. For these reasons, different piezoelectric oscillating crystals can be used for the clock generator of the clock generator arrangement. Thus, the watch can be individualized, which gives the watch a high-quality flair.
  • the piezoelectric oscillating crystal can be selected with regard to its material properties and piezoelectric or optical properties for the respective application.
  • the length, width, and height of the piezoelectric vibrating crystal extend in directions of a first axis, a second axis, and a third axis of a three-dimensional coordinate system, the first axis, the second axis, and the third axis being perpendicular to each other.
  • the coordinate system is preferably arranged at a corner of the piezoelectric oscillating crystal.
  • the length, width and height relate to the actual oscillating part of the piezoelectric oscillating crystal.
  • the length, width and height of the piezoelectric vibrating crystal correspond to the dimensions of the piezoelectric vibrating crystal that are relevant to its vibration.
  • the actual vibrating part of the crystal is the fork tines.
  • the length, width and height of such a piezoelectric oscillating crystal correspond to the length, width and height of each of the fork tines.
  • the length, width or height of a piezoelectric oscillating crystal is understood to mean, in particular, the respective dimension of a single edge of the oscillating crystal and not the sum of the dimensions of two edges of the oscillating crystal that extend in the same direction, if the oscillating crystal is shaped in this way that a free space is formed between the edges.
  • the length, width or height of an oscillating crystal is to be understood as the corresponding actual dimension of an edge of the oscillating crystal and not the "apparent dimension" of the oscillating crystal as a whole body if the oscillating crystal is shaped in such a way that there is a free space between two opposite side faces of the oscillating crystal.
  • a width of the piezoelectric vibrating crystal is neither the sum of the widths of the two forks nor the apparent width of the vibrating crystal measured from a corner of one fork to the corresponding corner of the other fork when the width of the clearance between the two forks is taken into account in the measurement.
  • the piezoelectric oscillating crystal can particularly preferably be a quartz oscillating crystal or a tourmaline oscillating crystal.
  • the quartz oscillating crystal can be designed as a natural or synthetic oscillating crystal.
  • a quartz variant such as a natural amethyst crystal or citrine crystal, a natural resonating tourmaline crystal or a natural Swiss rock crystal could be used as the clock of the clock assembly of the watch.
  • the clock generator is designed as a tourmaline oscillating crystal which has a length, a width and a height of at least 1 mm, preferably at least 1.5 mm, more preferably at least 3 mm , particularly preferably at least 5 mm.
  • the clock generator is designed as a quartz oscillating crystal, in particular as a synthetic quartz crystal, in the form of a fork oscillator.
  • the quartz oscillating crystal can in particular be designed/dimensioned in such a way that it has an oscillating frequency of 32768 Hz. That is, an ordinary quartz crystal of an ordinary quartz timepiece can be used as the piezoelectric crystal in the present timepiece.
  • the clock generator can be designed as an oscillating system, which includes an optical fiber, an optical transmitter for feeding a clocked optical signal into the optical fiber, and an optical receiver for receiving the optical signal and for generating an electrical signal based on the received optical signal.
  • the electronic useful signal generation device is set up to generate the useful signal based on a frequency of the electrical signal.
  • the light emitter can in particular also be referred to as an electro-optical converter.
  • the light receiver can in particular also be referred to as an opto-electrical converter. It is to be understood that in order to feed the clocked light signal into the optical waveguide, the light transmitter is preferably set up to convert an electrical input signal into the light signal.
  • the electrical signal is preferably also clocked since the light signal is clocked.
  • the oscillating system can be designed as an oscillating circuit. This means in particular that the components of the oscillating system are arranged in a circuit, i.e. in an endless loop.
  • the clocked light signal can preferably be an analog clocked light signal, in particular a sinusoidal light signal.
  • the analog light signal can also have a form other than the sinusoidal form.
  • the electrical signal generated by the light receiver can preferably be an analog electrical signal, in particular a sinusoidal electrical signal.
  • the analog electrical signal can also have a different form than the sinusoidal form, corresponding to the light signal.
  • the clocked light signal can be a digital light signal in particular.
  • the electrical signal generated by the light receiver can be, in particular, a digital electrical signal.
  • the light transmitter preferably comprises a semiconductor laser or a light-emitting diode.
  • the light transmitter can be set up to feed the clocked light signal directly or indirectly into the optical waveguide.
  • a desired frequency for the clocked light signal or the electrical signal can advantageously first be selected and then the oscillating system, in particular the optical waveguide, can be designed in terms of its length in such a way that the corresponding desired frequency is achieved .
  • the oscillating system after the oscillating system has been formed, it can be measured to determine the actual frequency of the clocked light signal or the electrical signal. If the actual frequency deviates from the desired frequency, the oscillating system can be modified accordingly until the desired frequency is achieved.
  • an oscillating system, in particular an optical waveguide to be of any desired length.
  • the oscillating system that is formed can then be measured to determine the frequency of the clocked light signal or the electrical signal.
  • the useful signal generating device can thus be set up taking into account the specific frequency based on the useful signal of the specified frequency. For example, in the case of a useful signal generating device comprising a pulse counter, a predetermined count value with which an electrical signal counted by the pulse counter is compared can be set based on the determined frequency of the electrical signal.
  • the light receiver can preferably comprise a photodiode.
  • the photodiode is set up to convert the clocked light signal into the electrical signal.
  • the electrical signal is advantageously a current signal.
  • the light transmitter is advantageously set up to send a light pulse through the optical waveguide. Due to the length of the optical waveguide, the light pulse that travels in the direction from the light emitter to the light receiver requires a certain amount of time before it arrives at the light receiver.
  • the light pulse is converted into a current pulse by the light receiver.
  • the current pulse is then passed on to the light transmitter.
  • the predetermined oscillation frequency of the oscillation system can be derived from the current pulse. This process is repeated a certain number of times per second. The number of repetitions per second is determined by the predetermined length of the optical fiber. For example, this process is repeated 10 million times per second for a predetermined length of the optical waveguide of approximately 20 m. This results in an oscillating frequency of 10 MHz for the clock generator designed as the oscillating system described above.
  • the oscillating system can preferably have an amplifier which is arranged between the light transmitter and the light receiver and set up to amplify the electrical signal, in particular the current pulse.
  • the frequency of the electrical signal, in particular of the current pulse can preferably be picked up between the amplifier and the light transmitter. This frequency then corresponds to the predetermined oscillation frequency of the oscillating system (clock generator).
  • the oscillating system can preferably have a signal conditioning device which is arranged between the light transmitter and the amplifier and set up to condition the electrical signal, in particular the current pulse.
  • the electrical signal, in particular the current pulse is then passed on to the light transmitter. From there, a new pulse of light is sent into the optical waveguide.
  • the frequency of the electrical signal, in particular of the current pulse can be tapped off, preferably between the signal conditioning device and the light transmitter. This frequency then corresponds to the predetermined oscillation frequency of the oscillation system.
  • the electronic useful signal generating device can advantageously have (only) a pulse counter (binary counter) include.
  • the pulse counter is set up to count a clock signal from the clock generator.
  • the pulse counter is programmed to the predetermined oscillation frequency of the clock.
  • a raw oscillating crystal can first be ground as desired and its oscillation frequency can be measured in order to provide the piezoelectric oscillating crystal.
  • the pulse counter is then programmed to precisely this oscillation frequency, i.e. a predetermined count value of the pulse counter is set based on the measured oscillation frequency.
  • the raw oscillating crystal it is also possible for the raw oscillating crystal to be ground to a predetermined oscillating frequency. In this case, too, the pulse counter is programmed based on the predetermined oscillation frequency.
  • the clock generator arrangement can advantageously include (only) one frequency divider.
  • the frequency divider which is set up to divide or halve the predetermined oscillation frequency of the clock generator.
  • the predetermined oscillating frequency corresponds in particular to a multiple of two, in particular to a power of two, such as 524288 Hz or 1048576 Hz.
  • the predetermined oscillating frequency can advantageously be broken down to 1 Hz or another frequency such as 8 Hz using the frequency divider.
  • the oscillation frequency broken down corresponds to the useful signal, by means of which the electromechanical device can be moved. It should be noted that with a useful signal of e.g. 8 Hz, the jump of the second hand, which then takes place 8 times per second, is no longer perceived as a "jump" by the viewer.
  • only when used with the terms of the pulse counter or the frequency divider means in the context of the invention in particular that only one of the two types of electronic components, i.e. either only a pulse counter or only a frequency divider, is provided in the useful signal generating device in order to To generate useful signal based on the predetermined oscillation frequency of the clock.
  • the clock generator arrangement for generating the useful signal can include both a frequency divider and a pulse counter.
  • the frequency divider is advantageously arranged in front of the pulse counter in terms of signaling.
  • the predetermined oscillation frequency of the clock generator can be halved, in particular halved several times, by the frequency divider in a first step in order to achieve an intermediate frequency.
  • the intermediate frequency can be brought to a desired frequency or a useful frequency.
  • the procedure of a halving, in particular a multiple halving, the predetermined oscillation frequency in a first step to reach an intermediate frequency and counting down the intermediate frequency to a desired frequency in a second step is particularly advantageous in a clock having a clock with a high oscillation frequency, such as 8.88 MHz or 10 MHz.
  • a high oscillation frequency such as 8.88 MHz or 10 MHz.
  • the electronic useful signal generation device can preferably comprise an output device.
  • the output device is advantageously set up to output a useful signal when a counted value of the counted clock signal of the clock generator is equal to a predetermined counted value.
  • the output device is advantageously set up to output a useful signal based on an output signal of the frequency divider.
  • the output device is advantageously set up to output a useful signal when a count of the counted clock signal of the clock generator is equal to a predetermined count.
  • the predetermined count value is advantageously set based on the intermediate frequency achieved by the frequency divider.
  • pulse counter and the output device or the frequency divider and the output device can each be formed as one unit.
  • the useful signal output by the output device is the useful signal by means of which the electromechanical device can be moved.
  • the electromechanical device is preferably set up to move in such a way that the electromechanical device drives the gear train when the tension of the drive spring has elapsed. As a result, kinetic energy flows from the electromechanical device into the gear train, and the electromechanical device drives the gear train.
  • This reserve drive using the electromechanical device is clocked, according to the useful signal. This enables the watch to have a long power reserve.
  • the watch is advantageously provided with a device for decoupling the drive device from the gear train and/or the escapement, in particular the escapement wheel. This can prevent the drive spring from being wound up by the electromechanical device when the electromechanical device drives the gear train.
  • the electromechanical device is preferably arranged to move such that when the power spring is de-energized, the electromechanical device moves the escapement such that the escapement drives the gear train.
  • the stepper motor is preferably set up to move in such a way that when the tension of the drive spring has expired, the stepper motor drives the gear train.
  • the clock preferably comprises a power supply device for powering the electronic clock arrangement with electrical energy.
  • the power supply device is particularly preferably designed as a rechargeable battery.
  • the watch preferably has an energy harvesting device that is set up to charge the battery.
  • the energy harvesting device can preferably include at least one thermal generator and/or at least one solar cell.
  • the energy harvesting device is advantageously mounted in the watch.
  • the dial can be designed as a solar cell. It is also possible that a solar cell is arranged under a semi-transparent dial or at the point of a recess in the dial under the dial.
  • the at least one thermal generator can be attached, for example, to the case back of a watch designed as a wristwatch, where it generates electricity from the difference between the skin temperature of the wearer of the watch and the temperature of the watch’s surroundings (and thus the temperature of the rest of the watch).
  • the at least one solar cell and/or the at least one thermogenerator can also be built into the wristband of the watch.
  • the wristband of the watch there are textiles that function as thermal generators. So the bracelet can be designed as such a textile bracelet to supply the power for the battery.
  • the at least one thermogenerator can preferably include a Peltier element.
  • the watch can also preferably have a state of charge measuring device that is set up to measure a state of charge of the rechargeable battery.
  • the clock can preferably include a control unit.
  • the clock is preferably set up to interrupt a power supply of the electromechanical device, when - when the voltage of the drive spring has expired - the electromechanical device runs as a reserve drive and the charge level of the battery is less than a predetermined charge level value.
  • the power supply of the electronic clock arrangement in particular in the case of a self-winding watch, by means of the rechargeable battery is technically advantageous, it is also possible for the watch to have a battery instead of a rechargeable battery and the energy-harvesting device.
  • the watch can preferably be designed as a watch with a self-winding mechanism or a manual winding mechanism.
  • the timepiece advantageously comprises an oscillating weight by which a drive spring (drive device) can be wound.
  • the watch is advantageously designed as a wristwatch.
  • this can advantageously be designed as a wristwatch, grandfather clock, table clock, wall clock or some other type of clock.
  • the clock generator can have an oscillating frequency that is a value that has only the number 8 or only the number 8 and the number 0.
  • the oscillation frequency can be 8888 Hz, 88888 Hz, 888888 Hz, 8888888 Hz, 8 kHz, 88 kHz, 888 kHz or 8888 kHz.
  • Fig. 1 is a schematic simplified plan view of a watch according to a first
  • Figure 2 is a schematic view of part of the watch according to the first
  • Figure 3 is a schematic view of part of the watch according to the first
  • FIG. 4 shows a schematic view of part of a watch according to a second embodiment of the invention
  • Figure 5 is a schematic view of part of one according to a third
  • FIG. 6 is a schematic view of a portion of the watch according to the third
  • Embodiment of the invention and 7 is a schematic view of a portion of a timepiece according to a fourth embodiment of the invention.
  • a timepiece 100 according to a first exemplary embodiment of the present invention is described in detail below with reference to FIGS.
  • the clock 100 is designed as a wristwatch and thus has two connections 14 for a bracelet 16.
  • the clock 100 it is also possible for the clock 100 to be a wall clock, a grandfather clock, a desk clock or a clock of another type.
  • the watch 100 comprises a watch case 11 and a watch glass 15 arranged thereon.
  • the clock 100 also has a dial 12 and three hands 13 for displaying the hours, minutes and seconds.
  • the hands 13 are parts of a mechanical clock display device 102.
  • the timepiece 100 further includes a clock assembly 10, a gear train 104 and a driving device 101 for driving the gear train 104.
  • the gear train 104 is connected to the timepiece display device 102 so that the hands 13 of the timepiece display device 102 are moved.
  • the gear train 104 comprises at least one hour wheel, one minute wheel and one fourth wheel, each of which is connected to one of the hands 13 .
  • the drive device 101 advantageously comprises a drive spring.
  • a winding mechanism 121 is provided in watch 100 for winding or tensioning the mainspring.
  • the watch 100 is designed in particular as a self-winding watch.
  • the winding device is an automatic winding device, which is designed in particular as a flyweight, so that the drive spring is automatically wound up by the flyweight due to the movement of the hand of the wearer of the watch 100 .
  • the drive spring is tensioned, it supplies the energy required to drive the gear train 104 .
  • the watch 100 it is also possible for the watch 100 to be designed as a hand-wound watch.
  • the elevator device 121 can be actuated manually or by hand.
  • the clock generator arrangement 10 by means of which the clock 100 is clocked, comprises a clock generator 1, which is designed as a piezoelectric oscillating crystal.
  • the clock generator arrangement 10 ensures that a useful signal is generated based on a predetermined oscillation frequency of the clock generator 1, in this case the piezoelectric oscillating crystal.
  • the useful signal is used to clock the clock 100.
  • the clock generator arrangement 10 further comprises an oscillator circuit 115.
  • the piezoelectric oscillating crystal can be designed in particular as a quartz oscillating crystal or tourmaline oscillating crystal.
  • the piezoelectric oscillating crystal can have a length, a width and a height of at least 1 mm, preferably at least 1.5 mm.
  • the piezoelectric oscillating crystal can be designed in particular as a tourmaline oscillating crystal.
  • the piezoelectric oscillating crystal can be designed as a quartz oscillating crystal, in particular as a synthetic quartz oscillating crystal, in the form of a fork oscillator.
  • the clock generator arrangement 10 has an electronic useful signal generating device 116, as can be seen in FIG.
  • the electronic useful signal generation device 116 includes a frequency divider 117 and an output device 118.
  • the frequency divider 117 is set up to divide or halve the predetermined oscillation frequency of the clock generator 1.
  • the predetermined oscillation frequency of the clock generator 1 corresponds in particular to a power of two, such as 32768 Hz, 524288 Hz or 1048576 Hz.
  • the predetermined oscillation frequency can advantageously be broken down to 1 Hz or another frequency such as 8 Hz by means of the frequency divider 117.
  • the oscillation frequency broken down corresponds to the useful signal, which can then be output by the output device 118 .
  • the electronic useful signal generation device 116 can have a pulse counter 119 instead of the frequency divider 117 .
  • the output device 118 is set up to output a useful signal when a count of the counted clock signal from the clock generator 1 is equal to a predetermined count.
  • the electronic useful signal generation device 116 it is also possible for the electronic useful signal generation device 116 to have a frequency divider 117 and a pulse counter 119 which are connected to one another. This is indicated in FIG. 2 with a chain line.
  • the pulse counter 119 is arranged after the frequency divider 117 in terms of signals. That is, an output of the frequency divider 117 serves as an input of the pulse counter 119 .
  • the predetermined oscillation frequency of the clock generator 1 can be halved, in particular halved several times, by the frequency divider 117 in order to achieve an intermediate frequency.
  • the intermediate frequency can be brought to a desired frequency or a useful frequency of, for example, 1 Hz or 8 Hz.
  • the output device 118 is set up to output a useful signal when a count of the counted clock signal from the clock generator 1 is equal to a predetermined count.
  • the predetermined count value is set based on the intermediate frequency achieved by the frequency divider 117.
  • Clock generator assembly 10 also includes an electromechanical device 106 .
  • the electromechanical device 106 is designed in particular as an actuator, the one Magnetic core (magnet armature) 107 and a magnetic coil 108 includes.
  • the magnetic coil 108 interacts with the magnetic core 107 .
  • the magnet coil 108 is set up to move the magnet core 107 when it is energized.
  • the electromechanical device 106 can be moved by means of the useful signal generated by the electronic useful signal generating device 116 or the useful signal output by the output device 118 . As a result, the electromechanical device 106, in particular the magnetic core 107, engages in the gear train 104 in a clocked manner.
  • the watch 100 also has an escapement 105 which is arranged between the clock arrangement 10, in particular the electromechanical device 106, and the gear train 104.
  • the electromechanical device 106 in particular the magnetic core 107, engages in the gear train 104 indirectly via the escapement 105.
  • the escapement 105 can be driven by the electromechanical device 106 .
  • the electromechanical device 106 indirectly ratchetly engages the gear train 104 to alternately stall and release the gear train 104 .
  • the escapement 105 comprises an escapement wheel 109 and an escapement piece 110 and is designed in particular as an anchor escapement.
  • the escapement wheel 109 is in engagement with the gear train 104, and the movement of the magnet core 107 can be brought into engagement with the escapement piece 110.
  • the arresting piece 110 can be driven by means of the magnet core 107 .
  • the magnetic coil 108 builds up and releases a magnetic field in the rhythm of the useful signal, as a result of which the magnetic core 107 is also moved back and forth in the rhythm of the useful signal.
  • the moving magnetic core 107 then engages the escapement piece 110, replacing a conventional balance wheel of a mechanical watch.
  • the clock 100 is equipped with a power supply device 103, which is designed as a rechargeable battery.
  • the battery can be charged by an energy harvesting device 120 .
  • the energy harvesting device 120 can preferably comprise at least one thermal generator and/or at least one solar cell.
  • the thermal generator can in particular have a Peltier element.
  • the dial 12 can be configured as a solar cell. It is also possible that a solar cell is arranged under the dial 12 . In this case, the dial 12 must either be semi-transparent at the point where the solar cell is arranged or have a recess. If the watch 100 is provided with a thermal generator, this can preferably be attached to the watch case back of the watch 100. This means that the latter can generate electricity from a difference between the skin temperature of the wearer of the watch 100 and the temperature of the watch's surroundings (and thus the temperature of the rest of the watch). It is also possible that the at least one solar cell and/or the at least one thermal generator is/are built into the bracelet 16 of the watch 100 .
  • the piezoelectric resonating crystal is first caused by the oscillator circuit 115 to oscillate at its predetermined oscillation frequency.
  • the useful signal generating device 116 Based on this oscillation frequency, the useful signal generating device 116 generates a useful signal with a useful frequency, depending on its configuration, using the frequency divider 117, the pulse counter 119 or a combination of the two. The useful signal is then ejected to the electromechanical device 106 at the desired rhythm. This enables the electromechanical device 106 to control the escapement 105 by the electromechanical device 106 moving the chock 110 at the time the useful signal is emitted.
  • the gear train 104 can be clocked by the frequency-controlled control (based on the oscillation frequency of the clock generator 1 of the escapement.
  • a state of charge measuring device 122 is also provided in watch 100 and is set up to measure a state of charge of the rechargeable battery.
  • the clock 100 also has a control unit 123 which is preferably set up to control the electronic clock arrangement 10 .
  • the electromechanical device 106 can be set up to move in such a way that the electromechanical device 106, in particular the magnetic core 107, drives the gear train 104. It can thus be ensured that the watch 100 continues to run even if the mainspring can no longer supply the required mechanical energy. This may be the case, for example, if the watch 100 is not used for some time, eg during the night, which means that the mainspring cannot be wound by the automatic winding device 121.
  • a device for decoupling the drive spring from the escapement 109 and from the gear train 104 can preferably be provided in the clock 100 .
  • the control device 122 is set up to interrupt the power supply to the electromechanical device 106 .
  • the power supply to the electromechanical device 106 is interrupted once a certain minimum energy level in the battery has been reached, until the movement of the watch 100 recharges the mainspring. Otherwise the rechargeable battery would be completely empty and could therefore no longer operate the electromechanical device 106 immediately or start the oscillating process of the piezoelectric oscillating crystal when the clock 100 was put into operation again.
  • the present invention provides a timepiece 100 that is as precise as a quartz timepiece while being driven like an automatic timepiece.
  • the watch 100 is a hybrid watch in which the timing is controlled by the oscillation frequency of the piezoelectric vibrating crystal and the gear train 104 is driven by a drive spring. Due to the rechargeable battery, which accordingly supplies the components of the clock 100 that function with electricity and can be charged by the energy harvesting device 120, the clock 100 also has a high power reserve.
  • Figure 4 relates to a clock 100 according to a second embodiment of the invention.
  • the clock 100 according to the second exemplary embodiment differs from the clock 100 according to the first exemplary embodiment in the design of the clock generator arrangement 10, in particular in the design of the clock generator 1.
  • Clock generator 1 is designed in clock 100 according to the second exemplary embodiment as an oscillating system, which comprises an optical fiber 126, an optical transmitter 124 for feeding a clocked optical signal into optical optical fiber 126, and an optical receiver 125 for receiving the optical signal and for generating an electrical signal.
  • the light transmitter 124 is connected to the light receiver 125 via the optical waveguide 126 .
  • the electronic useful signal generating device 116 is set up to generate a useful signal, by means of which the clock 100 can be clocked, based on a frequency of the electrical signal.
  • the light emitter 124 which is designed in particular as a semiconductor laser, is set up in particular to send a light pulse (clocked light signal) through the optical waveguide 126.
  • the light receiver 125 is set up to receive the light pulse and convert it into a current pulse (electrical signal).
  • the oscillating system also includes an (electrical) amplifier 127 and a signal conditioning device 128 .
  • the amplifier 127 is between the light emitter
  • the signal conditioning device 128 is arranged between the light transmitter 124 and the amplifier 127 and set up to process the current pulse and send it to the light transmitter 124 .
  • the optical transmitter 124, the optical waveguide 126, the optical receiver 125, the amplifier 127 and the signal conditioning device 128 form a circuit which corresponds to the clock generator 1 of the clock 100.
  • a light pulse is first sent through the optical waveguide 126 by the light transmitter 124. Due to the length of the optical waveguide 126, the light pulse that travels in the direction from the light transmitter 124 to the light receiver 125 requires a certain period of time before it arrives at the light receiver 125. In other words, this period of time is limited by the predetermined length of the optical waveguide
  • the light pulse is converted into a current pulse by the light receiver 125 and sent on to the amplifier 127 .
  • the amplifier amplifies the current pulse and sends it on to the signal conditioning device 128.
  • the current pulse is processed there and is passed on to the light transmitter 124. From there, a new light pulse is sent into the optical waveguide 126.
  • This process is repeated a certain number of times per second.
  • the number of repetitions per second is determined by the length of the optical fiber 126 . With a length of approx. 20 m, the process is repeated 10 million times per second. This results in an oscillation frequency of clock generator 1 of 10 MHz, which can be tapped off between signal conditioning device 128 and light transmitter 124 .
  • the signal with the oscillation frequency can be forwarded to the frequency divider 117 and/or the pulse counter 119.
  • the oscillating frequency is broken down to the frequency of the desired useful signal, for example to 1 Hz or 8 Hz.
  • a strong useful signal is output there, which stimulates the electromechanical device 106, in particular the magnetic core 107, to make a movement.
  • This movement of the magnetic core 107 moves the escapement piece 110 of the escapement 105 and thus clocks the gear train 104 of the watch 100.
  • the energy for driving the gear train 104 is obtained by the escapement wheel 109 of the escapement 105 through the drive spring (drive device 101), which in turn is supplied by the winding device 121 is raised.
  • the gear train 104 of the clock 100 is driven by the drive spring, but clocked in time by the oscillating frequency of the clock generator 1 designed as an oscillating system.
  • the timepiece 100 has the precision of the light-powered oscillating system described above, but is still a timepiece with a mechanical movement.
  • the power for the clock generator arrangement 10, the components of which are responsible for generating the oscillation frequency, generating the useful signal based on the oscillation frequency and actuating the inhibition 105 by means of the useful signal, is supplied by the rechargeable battery, which is charged by the energy harvesting device 120 .
  • Figures 5 and 6 relate to a clock 100 according to a third embodiment of the invention.
  • the clock 100 according to the third exemplary embodiment differs from the clock 100 according to the first exemplary embodiment in that the electromechanical device 106 in the clock 100 according to the third exemplary embodiment engages directly in the gear train 104 in a clocked manner. In other words, no escapement is provided in the timepiece 100 according to the third embodiment. That is, the clock assembly 10 replaces the combination of a conventional balance wheel and escapement of a conventional mechanical timepiece.
  • the electromechanical device directly engages the gear train 104 in a restraining manner to alternately stall and release the gear train 104 .
  • the electromechanical device 106 is also designed as an actuator in the clock 100 according to the third exemplary embodiment, which comprises a magnetic armature 107 and a magnetic coil 108 .
  • the magnet armature 107 thus engages directly in the gear train 104 in a clocked manner.
  • the electromechanical device 106 may be in the form of a stepping motor which engages in the gear train 104 in a directly clocked manner.
  • the clock 100 Except for the described special features of the clock 100 according to this exemplary embodiment, its functioning basically corresponds to that of the clock 100 according to the first exemplary embodiment. In this case, however, the electromechanical device 106 does not control an escapement, but directly the gear train 104, which is thus clocked.
  • FIG. 7 relates to a watch 100 according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the clock 100 according to the fourth exemplary embodiment differs from the clock 100 according to the second exemplary embodiment in that the electromechanical device 106 in the clock 100 according to the fourth exemplary embodiment engages in the gear train 104 in a directly clocked manner.
  • the clock arrangement 10 here replaces the combination of a conventional balance wheel and a conventional escapement of a mechanical watch.
  • the electromechanical device 106 is also designed as an actuator in the clock 100 according to the fourth exemplary embodiment, which comprises a magnet armature 107 and a magnet coil 108 . Magnet armature 107 thus engages clocked directly in gear train 104.
  • electromechanical device 106 can be designed as a stepping motor, which then engages clocked directly in gear train 104.
  • the electromechanical device 106 does not control an escapement, but directly the gear train 104, which is thus clocked.

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Abstract

The present invention relates to a timepiece (100), comprising an oscillator assembly (10), a gear unit (104), a drive device (101) for driving the gear unit (114), and a timepiece indication device (102), which is connected to the gear unit (104). The oscillator assembly (10) comprises an oscillator (1), an electronic useful-signal generation device (116) and an electromechanical device (106). The oscillator (1) has a predefined oscillation frequency. The electronic useful-signal generation device (116) is designed to generate a useful signal on the basis of the oscillation frequency of the oscillator (1). The electromechanical device (106) can be moved by means of the useful signal generated by the electronic useful-signal generation device (116), whereby the electromechanical device (106) directly or indirectly engages in the gear unit (104) in a clocked manner. The timepiece indication device (102) can be moved by means of the gear unit (104).

Description

Anmelder: Applicant:
Realization Desal AG Steinibachstr. 3 6317 Oberwil Realization Desal AG Steinibachstr. 3 6317 Oberwil
Uhr Clock
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Uhr, die Vorteile einer mechanischen Uhr mit Selbstaufzug oder Handaufzug und einer Quarzuhr aufweist. The invention relates to a watch which has the advantages of a mechanical watch with a self-winding or hand-winding function and a quartz watch.
Quarzuhren werden durch die Frequenz eines Schwingquarzes getaktet. Auf der anderen Seite werden mechanische Uhren mir Selbstaufzug, auch als Automatikuhren bekannt, und mechanische Uhren mit Handaufzug im Allgemeinen durch das Schwingen einer Unruh gesteuert, welche die sogenannte Hemmung kontrolliert. Dabei sind Quarzuhren normalerweise sehr viel genauer als Automatikuhren oder mechanische Uhren mit Handaufzug, da die Referenzfrequenz eines Schwingkristalls sehr viel beständiger und unabhängiger ist, als die Frequenz einer mechanischen Schwingvorrichtung. Quartz watches are clocked by the frequency of a quartz oscillator. On the other hand, self-winding mechanical watches, also known as automatic watches, and manual-winding mechanical watches in general are controlled by the oscillation of a balance wheel, which controls the so-called escapement. Quartz watches are typically much more accurate than automatic or hand-wound mechanical watches because the reference frequency of a vibrating crystal is much more stable and independent than the frequency of a mechanical vibrating device.
Insbesondere bei Armbanduhren wird die mechanische Schwingvorrichtung durch jede Bewegung des Handgelenks gebremst oder beschleunigt. Der Grad der Spannung der Antriebsfeder des Uhrwerkes hat einen Einfluss auf die Hemmung und darüber einen Einfluss auch auf die Frequenz des Tandems Unruh/Hemmung. Ferner hat die Lage der Uhr (horizontal oder vertikal) einen Einfluss auf das Schwingverhalten der Unruh. In wristwatches in particular, the mechanical oscillating device is slowed down or accelerated by every movement of the wrist. The degree of tension of the mainspring of the movement has an influence on the escapement and also on the frequency of the tandem balance wheel/escapement. Furthermore, the position of the watch (horizontal or vertical) has an influence on the oscillating behavior of the balance wheel.
Verglichen dazu ist die Frequenz eines Schwingkristalls in einer Armbanduhr sehr unabhängig. Lediglich die Abweichung von der Normtemperatur, für welche der Schwingkristall konzipiert und konfiguriert wurde kann die Frequenz des Schwingkristalls beeinflussen. In comparison, the frequency of an oscillating crystal in a wristwatch is very independent. Only the deviation from the standard temperature for which the oscillating crystal was designed and configured can influence the frequency of the oscillating crystal.
Des Weiteren hat eine Quarzuhr den Vorteil, dass sie eine sehr viel längere Gangreserve besitzt, üblicherweise über einige Jahre hinweg. Furthermore, a quartz watch has the advantage that it has a much longer power reserve, usually for a few years.
Dennoch sind Automatikuhren und mechanische Uhren mit Handaufzug als Armbanduhren in der Regel sehr viel beliebter als Quarzuhren. Insbesondere benötigen Automatikuhren keinen Batteriewechsel und sind Ausdruck der jahrhundertealten Uhrmacherkunst. However, automatic and hand-wound mechanical watches tend to be much more popular as wristwatches than quartz watches. In particular, automatic watches do not need a battery change and are an expression of the centuries-old art of watchmaking.
Es wird im Folgenden eine Uhr beschrieben, die eine Taktgeberanordnung mit einem Taktgeber, ein Zahnradwerk, eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Zahnradwerks und eine Uhranzeigevorrichtung, die mit dem Zahnradwerk verbunden und durch das Zahnradwerk bewegbar ist, umfasst. Dabei weist der Taktgeber eine vorbestimmte Schwingfrequenz auf.A watch is described below, which has a clock generator arrangement with a clock generator, a gear train, a drive device for driving the gear train and a clock display device connected to the gear train and moveable by the gear train. The clock generator has a predetermined oscillation frequency.
Zum Bereitstellen des Taktgebers mit der vorbestimmten Schwingfrequenz kann vorteilhafterweise zunächst eine gewünschte Schwingfrequenz ausgewählt werden, die der Taktgeber aufweisen soll, und dann der Taktgeber derart ausgebildet werden, dass die gewünschte Schwingfrequenz erreicht wird. Hierzu kann nach dem Ausbilden des Taktgebers dieses zum Bestimmen der tatsächlichen Frequenz des Taktgebers vermessen werden. Im Falle einer Abweichung der tatsächlichen Frequenz von der gewünschten Frequenz kann der Taktgeber entsprechend modifiziert werden, bis die gewünschte Frequenz erreicht wird. Die gewünschte Frequenz entspricht dabei der vorbestimmten Schwingfrequenz des Taktgebers.In order to provide the clock generator with the predetermined oscillation frequency, a desired oscillation frequency that the clock generator should have can advantageously first be selected, and then the clock generator can be designed in such a way that the desired oscillation frequency is achieved. For this purpose, after the clock generator has been formed, it can be measured to determine the actual frequency of the clock generator. In case the actual frequency deviates from the desired frequency, the clock can be modified accordingly until the desired frequency is reached. The desired frequency corresponds to the predetermined oscillation frequency of the clock generator.
Es ist allerdings auch möglich, dass zunächst ein Taktgeber beliebig ausgebildet wird. Darauffolgend kann zum Bestimmen der Schwingfrequenz des Taktgebers der ausgebildete Taktgeber vermessen werden. Die dadurch bestimmte Schwingfrequenz entspricht hierbei der vorbestimmten Schwingfrequenz Taktgebers. However, it is also possible for a clock generator to be embodied as desired. The clock generator that is formed can then be measured to determine the oscillation frequency of the clock generator. The oscillating frequency determined thereby corresponds to the predetermined oscillating frequency of the clock generator.
Es sei angemerkt, dass die Taktgeberanordnung, insbesondere der Taktgeber, das frequenzbestimmende Element der Uhr ist. It should be noted that the clock assembly, in particular the clock, is the frequency determining element of the clock.
Die Antriebsvorrichtung ist insbesondere als mechanische Antriebsvorrichtung, d.h. ohne elektromotorischen Antrieb oder sonstigen elektrischen Antrieb zu verstehen. Die Antriebsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Antriebsfeder als Energiespeicher. Die Uhr umfasst vorzugsweise eine Aufzugvorrichtung für einen Selbstaufzug (Automatikuhr) und/oder Handaufzug. The drive device is to be understood in particular as a mechanical drive device, i.e. without an electric motor drive or other electrical drive. The drive device preferably includes a drive spring as an energy store. The watch preferably includes a winding device for self-winding (automatic watch) and/or manual winding.
Das Zahnradwerk umfasst vorzugsweise zumindest ein Stundenrad und/oder ein Minutenrad und/oder ein Sekundenrad und/oder ein Kleinbodenrad. The gear train preferably comprises at least one hour wheel and/or a minute wheel and/or a fourth wheel and/or a third wheel.
Vorzugsweise weist die Taktgeberanordnung ferner eine elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung und eine elektromechanische Vorrichtung auf. Die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung ist eingerichtet, ein Nutzsignal basierend auf der Schwingfrequenz des Taktgebers zu erzeugen. Die elektromechanische Vorrichtung ist mittels des durch die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung erzeugten Nutzsignals bewegbar, wodurch die elektromechanische Vorrichtung direkt oder mittelbar getaktet in das Zahnradwerk eingreift. Insbesondere greift die elektromechanische Vorrichtung direkt oder mittelbar in hemmender Weise in das Zahnradwerk ein, um das Zahnradwerk abwechselnd zum Stillstand zu bringen und wieder freizugeben. Somit wird die Uhr in ihrer Ganggeschwindigkeit nicht durch eine schwingende Unruh getaktet, sondern über eine frequenzgesteuerte Vorrichtung (die elektromechanische Vorrichtung), wobei die Antriebsenergie für das Zahnradwerk durch eine mechanische Antriebsvorrichtung bereitgestellt wird. Mit anderen Worten wird die ungenaue, mechanische Unruh durch die zuvor beschriebene Taktgeberanordnung ersetzt. The clock generator arrangement preferably also has an electronic useful signal generation device and an electromechanical device. The electronic useful signal generation device is set up to generate a useful signal based on the oscillation frequency of the clock generator. The electromechanical device can be moved by means of the useful signal generated by the electronic useful signal generating device, as a result of which the electromechanical device engages directly or indirectly in a clocked manner in the gear train. In particular, the electromechanical device engages directly or indirectly in a locking manner with the gear train to alternately stop and unlock the gear train. Thus, the rate of the watch is not clocked by an oscillating balance wheel, but by a frequency-controlled device (the electromechanical device), whereby the Driving energy for the gear train is provided by a mechanical drive device. In other words, the imprecise mechanical balance wheel is replaced by the clock arrangement described above.
Somit werden die Vorteile einer mechanischen Uhr mit Handaufzug oder Selbstaufzug und einer Quarzuhr in einer Uhr realisiert, indem sie ein Automatikwerk oder ein mechanisches Werk mit Handaufzug durch die elektronische Frequenz eines Taktgebers steuert. Dabei kann der Taktgeber sich auf einen piezoelektrischen Schwingkristall stützen. Es kann sich aber auch um ein Schwingsystem handeln, bei welchem die frequenzbestimmende Einheit kein einfacher Schwingkristall ist, sondern ein anderer Mechanismus, wie z.B. ein Lichtwellenleiter oder ein Oszillator auf einer beliebigen anderen Basis. Da bei der vorgeschlagenen Uhr keine Unruh vorgesehen ist, werden hier sämtliche mechanischen Einflüsse, die den Takt der Unruh und damit die Genauigkeit des Zeitflusses der Uhr beeinflussen, ausgeschaltet. Die Referenzfrequenz, die zum Takten der Uhr benutzt wird und der Schwingfrequenz des Taktgebers entspricht, wird nicht durch eine Bewegung des Trägers der Uhr beeinflusst. Somit wird eine mechanische Uhr hinsichtlich des Antreibens des Zahnradwerks ermöglicht, die viel präziser als eine übliche mechanische Uhr mit Unruh ist. Thus, the advantages of a manual or self-winding mechanical watch and a quartz watch are realized in one watch, controlling an automatic or manual-winding mechanical movement through the electronic frequency of a clock. The clock generator can be based on a piezoelectric oscillating crystal. However, it can also be an oscillating system in which the frequency-determining unit is not a simple oscillating crystal, but another mechanism, such as an optical waveguide or an oscillator on any other basis. Since no balance wheel is provided in the proposed watch, all mechanical influences that influence the beat of the balance wheel and thus the accuracy of the flow of time in the watch are eliminated. The reference frequency used to clock the watch, which corresponds to the oscillation frequency of the clock, is not affected by movement of the wearer of the watch. Thus, a mechanical watch is made possible in terms of driving the gear train, which is much more precise than a conventional mechanical watch with a balance wheel.
Da die elektromechanische Vorrichtung mittels des durch die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung erzeugten Nutzsignals bewegbar ist und das Nutzsignal basierend auf der Schwingfrequenz des Taktgebers erzeugbar ist, ist zu verstehen, dass die elektromechanische Vorrichtung frequenzsteuerbar bzw. frequenzgesteuert ist. Since the electromechanical device can be moved using the useful signal generated by the electronic useful signal generating device and the useful signal can be generated based on the oscillation frequency of the clock generator, it is to be understood that the electromechanical device is frequency-controllable or frequency-controlled.
Nach einer Variante greift die elektromechanische Vorrichtung mittelbar in das Zahnradwerk ein. „Mittelbar“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere, dass sich zumindest ein weiteres Bauelement zwischen der elektromechanischen Vorrichtung und dem Zahnradwerk befindet. Das heißt, dass bei dieser Ausgestaltung der Uhr die elektromechanische Vorrichtung mittels des oben genannten Nutzsignals bewegbar ist, wodurch die elektromechanische Vorrichtung mittelbar in das Zahnradwerk zur Hemmung eingreift. According to a variant, the electromechanical device engages indirectly in the gear train. In the context of the present invention, “indirectly” means in particular that there is at least one further component between the electromechanical device and the gear train. This means that in this embodiment of the watch, the electromechanical device can be moved by means of the above-mentioned useful signal, as a result of which the electromechanical device engages indirectly in the gear train for the escapement.
Bevorzugt umfasst die Uhr hierzu eine Hemmung. Dabei steht die Hemmung im Eingriff mit dem Zahnradwerk. Die elektromechanische Vorrichtung treibt dabei die Hemmung an. Das heißt, dass bei dieser Ausgestaltung der Uhr die elektromechanische Vorrichtung mittels des durch die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung erzeugten Nutzsignals bewegbar ist, wodurch die elektromechanische Vorrichtung über die Hemmung in das Zahnradwerk eingreift. Dabei entspricht mit anderen Worten die Hemmung dem oben genannten zumindest einen weiteren Bauelement, welches sich zwischen der elektromechanischen Vorrichtung und dem Zahnradwerk befindet. Vorzugsweise umfasst die Hemmung ein Hemmungsrad und ein Hemmstück. Das Hemmstück dient zur Hemmung des Hemmungsrades. Hierbei ist die elektromechanische Vorrichtung zum Antrieb des Hemmstücks angeordnet, wobei das Hemmungsrad im Eingriff mit dem Zahnradwerk steht. For this purpose, the watch preferably comprises an escapement. The escapement is engaged with the gear train. The electromechanical device drives the escapement. This means that in this embodiment of the watch, the electromechanical device can be moved by means of the useful signal generated by the electronic useful signal generating device, as a result of which the electromechanical device engages in the gear train via the escapement. In other words, the escapement corresponds to the at least one further component mentioned above, which is located between the electromechanical device and the gear train. Preferably, the escapement comprises an escapement wheel and a escapement piece. The escapement serves to arrest the escapement wheel. In this case, the electromechanical device for driving the escapement is arranged, with the escapement wheel being in engagement with the gear train.
Insbesondere ist die Hemmung als Ankerhemmung ausgebildet, wobei das Hemmstück als Anker ausgebildet ist. Das Hemmungsrad kann hierbei auch als Ankerrad bezeichnet werden.In particular, the escapement is designed as an anchor escapement, with the escapement piece being designed as an anchor. The escape wheel can also be referred to as an escape wheel.
Nach einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die elektromechanische Vorrichtung direkt/unmittelbar in das Zahnradwerk eingreifen. „Direkt“ oder „unmittelbar“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere, dass sich kein anderes Bauelement zwischen der elektromechanischen Vorrichtung und dem Zahnradwerk befindet. Das heißt, dass bei dieser Ausgestaltung der Uhr die elektromechanische Vorrichtung mittels des oben genannten Nutzsignals bewegbar ist, wodurch die elektromechanische Vorrichtung getaktet direkt in das Zahnradwerk eingreift.According to an alternative advantageous embodiment of the invention, the electromechanical device can engage directly in the gear train. In the context of the present invention, “directly” or “immediately” means in particular that there is no other component between the electromechanical device and the gear train. This means that in this embodiment of the watch, the electromechanical device can be moved by means of the above-mentioned useful signal, as a result of which the electromechanical device engages directly in the gear train in a clocked manner.
Unabhängig davon, ob die elektromechanische Vorrichtung direkt oder indirekt in das Zahnradwerk eingreift, kann die elektromechanische Vorrichtung gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung als Aktor ausgebildet sein. Als Aktor ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine antriebstechnische Vorrichtung oder Baueinheit bezeichnet, die ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt. Irrespective of whether the electromechanical device engages directly or indirectly in the gear train, according to an advantageous embodiment of the invention, the electromechanical device can be designed as an actuator. In the context of the present invention, an actuator is in particular a drive-related device or structural unit that converts an electrical signal into a mechanical movement.
Besonders bevorzugt kann der Aktor einen Magnetanker und eine Magnetspule aufweisen. Hierbei ist die Magnetspule eingerichtet, den Magnetanker mittels des Nutzsignals zu bewegen. The actuator can particularly preferably have a magnet armature and a magnet coil. In this case, the magnet coil is set up to move the magnet armature by means of the useful signal.
Alternativ kann die elektromechanische Vorrichtung vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung der elektromechanischen Vorrichtung ist es besonders vorteilhaft, wenn die elektromechanische Vorrichtung direkt getaktet in das Zahnradwerk eingreift. Alternatively, the electromechanical device can preferably be designed as a stepping motor. In this configuration of the electromechanical device, it is particularly advantageous if the electromechanical device engages directly in the gear train in a clocked manner.
Mit Hinblick auf den Taktgeber kann dieser nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als ein piezoelektrischer Schwingkristall ausgebildet sein. With regard to the clock generator, according to an advantageous embodiment of the invention, it can be designed as a piezoelectric oscillating crystal.
Vorzugsweise kann der piezoelektrische Schwingkristall eine Länge, eine Breite und eine Höhe jeweils von mindestens 1 mm, bevorzugt von mindestens 1 ,5 mm, ferner bevorzugt von mindestens 3 mm, besonders bevorzugt von mindestens 5 mm, aufweisen. Somit hat der piezoelektrische Schwingkristall eine solide Masse, die diesem ermöglicht, stabil zu schwingen. Insbesondere wird die Stabilität der Schwingung des piezoelektrischen Schwingkristalls sichergestellt, ohne dass dieser unter Vakuum stehen muss. Daher kann auf eine Vakuumhülse oder Vakuumglocke für die Aufnahme des piezoelektrischen Schwingkristalls verzichtet werden. Außerdem weist die vorgeschlagene Dimensionierung des Schwingkristalls den Vorteil auf, dass der Schwingkristall keiner oder nur einer zu vernachlässigenden Alterung unterliegt. Somit erfüllt der piezoelektrische Schwingkristall die technischen Anforderungen eines präzise funktionierenden Frequenzschwingers und kann somit als Taktgeber der Taktgeberanordnung einer Uhr dienen. The piezoelectric oscillating crystal can preferably have a length, a width and a height of at least 1 mm, preferably at least 1.5 mm, further preferably at least 3 mm, particularly preferably at least 5 mm. Thus, the piezoelectric vibrating crystal has a solid mass, enabling it to vibrate stably. In particular, the stability of the oscillation of the piezoelectric oscillating crystal is ensured without having to be under vacuum. Therefore, a vacuum sleeve or bell jar can be used to hold the piezoelectric resonant crystal be waived. In addition, the proposed dimensioning of the oscillating crystal has the advantage that the oscillating crystal is not subject to any aging, or only to a negligible extent. Thus, the piezoelectric oscillating crystal meets the technical requirements of a precisely functioning frequency oscillator and can thus serve as a clock generator of the clock generator arrangement of a watch.
Weiterhin kann der piezoelektrische Schwingkristall aufgrund seiner gut sichtbaren Form und Masse sowie des Entfalls einer Vakuumhülse oder Vakuumglocke als dekoratives Element der Uhr verwendet werden. Für den Taktgeber der Taktgeberanordnung können aus diesen Gründen unterschiedliche piezoelektrische Schwingkristallen verwendet werden. Somit kann die Uhr individualisiert werden, was der Uhr ein hochwertiges Flair verleiht. Außerdem kann der piezoelektrische Schwingkristall mit Hinblick auf seine Materialeigenschaften sowie piezoelektrischen oder optischen Eigenschaften für die jeweilige Anwendung ausgewählt werden. Furthermore, the piezoelectric oscillating crystal can be used as a decorative element of the watch due to its easily visible shape and mass and the omission of a vacuum sleeve or bell jar. For these reasons, different piezoelectric oscillating crystals can be used for the clock generator of the clock generator arrangement. Thus, the watch can be individualized, which gives the watch a high-quality flair. In addition, the piezoelectric oscillating crystal can be selected with regard to its material properties and piezoelectric or optical properties for the respective application.
Die Länge, die Breite und die Höhe des piezoelektrischen Schwingkristalls erstrecken sich in Richtung einer ersten Achse, einer zweiten Achse und einer dritten Achse eines dreidimensionalen Koordinatensystems, wobei die erste Achse, die zweite Achse und die dritte Achse senkrecht zueinanderstehen. Das Koordinatensystem ist vorzugsweise an einer Ecke des piezoelektrischen Schwingkristalls angeordnet. The length, width, and height of the piezoelectric vibrating crystal extend in directions of a first axis, a second axis, and a third axis of a three-dimensional coordinate system, the first axis, the second axis, and the third axis being perpendicular to each other. The coordinate system is preferably arranged at a corner of the piezoelectric oscillating crystal.
Die Länge, Breite und Höhe beziehen sich im Rahmen der Erfindung auf den tatsächlichen schwingenden Teil des piezoelektrischen Schwingkristalls. Das heißt, dass die Länge, Breite und Höhe des piezoelektrischen Schwingkristalls den Maßen des piezoelektrischen Schwingkristalls entsprechen, die relevant für dessen Schwingung sind. Beispielsweise sind im Falle eines piezoelektrischen Schwingkristalls in der Form einer Stimmgabel die Gabelzinken der tatsächlich schwingende Teil des Schwingkristalls. Das heißt insbesondere, dass die Länge, Breite und Höhe eines solchen piezoelektrischen Schwingkristalls der Länge, Breite und Höhe jeder der Gabelzinken entsprechen. In the context of the invention, the length, width and height relate to the actual oscillating part of the piezoelectric oscillating crystal. This means that the length, width and height of the piezoelectric vibrating crystal correspond to the dimensions of the piezoelectric vibrating crystal that are relevant to its vibration. For example, in the case of a piezoelectric crystal in the form of a tuning fork, the actual vibrating part of the crystal is the fork tines. This means in particular that the length, width and height of such a piezoelectric oscillating crystal correspond to the length, width and height of each of the fork tines.
Als Länge, Breite oder Höhe eines piezoelektrischen Schwingkristalls werden im Rahmen der Erfindung insbesondere das jeweilige Maß einer einzigen Kante des Schwingkristalls und nicht die Summe der Maße von zwei Kanten des Schwingkristalls, die sich in derselben Richtung erstrecken, verstanden, wenn der Schwingkristall derart geformt ist, dass zwischen den Kanten ein Freiraum gebildet ist. Insbesondere ist im Rahmen der Erfindung als Länge, Breite oder Höhe eines Schwingkristalls das entsprechende tatsächliche Maß einer Kante des Schwingkristalls und nicht das „scheinbare Maß“ des Schwingkristalls als ganzer Körper zu verstehen, wenn der Schwingkristall derart geformt ist, dass es einen Freiraum zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Schwingkristalls gibt. Zum Beispiel entspricht im Falle eines piezoelektrischen Schwingkristalls in der Form einer Stimmgabel eine Breite des piezoelektrischen Schwingkristalls weder der Summe aus den Breiten der beiden Gabelzinken noch der scheinbaren Breite des Schwingkristalls, gemessen von einer Ecke der einen Gabelzinke bis zur entsprechenden Ecke der anderen Gabelzinke, wenn die Breite des Freiraums zwischen den beiden Gabelzinken bei der Messung mitberücksichtigt wird. In the context of the invention, the length, width or height of a piezoelectric oscillating crystal is understood to mean, in particular, the respective dimension of a single edge of the oscillating crystal and not the sum of the dimensions of two edges of the oscillating crystal that extend in the same direction, if the oscillating crystal is shaped in this way that a free space is formed between the edges. In particular, within the scope of the invention, the length, width or height of an oscillating crystal is to be understood as the corresponding actual dimension of an edge of the oscillating crystal and not the "apparent dimension" of the oscillating crystal as a whole body if the oscillating crystal is shaped in such a way that there is a free space between two opposite side faces of the oscillating crystal. For example, in case corresponds a piezoelectric vibrating crystal in the shape of a tuning fork a width of the piezoelectric vibrating crystal is neither the sum of the widths of the two forks nor the apparent width of the vibrating crystal measured from a corner of one fork to the corresponding corner of the other fork when the width of the clearance between the two forks is taken into account in the measurement.
Besonders bevorzugt kann der piezoelektrische Schwingkristall ein Quarz-Schwingkristall oder ein Turmalin-Schwingkristall sein. Der Quarz-Schwingkristall kann als natürlicher oder synthetischer Schwingkristall ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass eine Quarzvariante, wie z.B. ein natürlicher Amethyst- Kristall oder Zitrin-Kristall, ein natürlicher Turmalin-Schwingkristall oder ein natürlicher Schweizer Bergkristall als der Taktgeber der Taktgeberanordnung der Uhr benutzt wird. The piezoelectric oscillating crystal can particularly preferably be a quartz oscillating crystal or a tourmaline oscillating crystal. The quartz oscillating crystal can be designed as a natural or synthetic oscillating crystal. However, it is also possible that a quartz variant such as a natural amethyst crystal or citrine crystal, a natural resonating tourmaline crystal or a natural Swiss rock crystal could be used as the clock of the clock assembly of the watch.
Gemäß einer ersten besonders vorteilhaften Variante des als piezoelektrischer Schwingkristall ausgebildeten Taktgebers ist der Taktgeber als Turmalin-Schwingkristall ausgebildet, der eine Länge, eine Breite und eine Höhe jeweils von mindestens 1 mm, bevorzugt von mindestens 1 ,5 mm, ferner bevorzugt von mindestens 3 mm, besonders bevorzugt von mindestens 5 mm, aufweist. According to a first particularly advantageous variant of the clock generator designed as a piezoelectric oscillating crystal, the clock generator is designed as a tourmaline oscillating crystal which has a length, a width and a height of at least 1 mm, preferably at least 1.5 mm, more preferably at least 3 mm , particularly preferably at least 5 mm.
Gemäß einer zweiten besonders vorteilhaften Variante des als piezoelektrischer Schwingkristall ausgebildeten Taktgebers ist der Taktgeber als Quarz-Schwingkristall, insbesondere als synthetischer Quarzkristall, in der Form eines Gabelschwingers ausgebildet. Der Quarz-Schwingkristall kann dabei insbesondere derart ausgebildet/dimensioniert sein, dass dieser eine Schwingfrequenz von 32768 Hz aufweist. Das heißt, dass ein üblicher Quarz- Schwingkristall einer üblichen Quarzuhr als der piezoelektrische Schwingkristall in der vorliegenden Uhr verwendet werden kann. According to a second particularly advantageous variant of the clock generator designed as a piezoelectric oscillating crystal, the clock generator is designed as a quartz oscillating crystal, in particular as a synthetic quartz crystal, in the form of a fork oscillator. The quartz oscillating crystal can in particular be designed/dimensioned in such a way that it has an oscillating frequency of 32768 Hz. That is, an ordinary quartz crystal of an ordinary quartz timepiece can be used as the piezoelectric crystal in the present timepiece.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Taktgeber als Schwingsystem ausgebildet sein, welches einen Lichtwellenleiter, einen Lichtsender zum Einspeisen eines getakteten Lichtsignals in den Lichtwellenleiter und einen Lichtempfänger zum Empfangen des Lichtsignals und zum Erzeugen eines elektrischen Signals basierend auf dem empfangenen Lichtsignal umfasst. Dabei ist die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung eingerichtet, das Nutzsignal basierend auf einer Frequenz des elektrischen Signals zu erzeugen. According to an alternative advantageous embodiment of the invention, the clock generator can be designed as an oscillating system, which includes an optical fiber, an optical transmitter for feeding a clocked optical signal into the optical fiber, and an optical receiver for receiving the optical signal and for generating an electrical signal based on the received optical signal. In this case, the electronic useful signal generation device is set up to generate the useful signal based on a frequency of the electrical signal.
Der Lichtsender kann im Rahmen der Erfindung insbesondere auch als elektrooptischer Wandler bezeichnet werden. Der Lichtempfänger kann im Rahmen der Erfindung insbesondere auch als optoelektrischer Wandler bezeichnet werden. Es ist zu verstehen, dass zum Einspeisen des getakteten Lichtsignals in den Lichtwellenleiter der Lichtsender vorzugsweise eingerichtet ist, ein elektrisches Eingangssignal in das Lichtsignal umzuwandeln. Within the scope of the invention, the light emitter can in particular also be referred to as an electro-optical converter. Within the scope of the invention, the light receiver can in particular also be referred to as an opto-electrical converter. It is to be understood that in order to feed the clocked light signal into the optical waveguide, the light transmitter is preferably set up to convert an electrical input signal into the light signal.
Es ist ferner zu verstehen, dass das elektrische Signal vorzugsweise auch getaktet ist, da das Lichtsignal getaktet ist. It is further to be understood that the electrical signal is preferably also clocked since the light signal is clocked.
Das Schwingsystem kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Schwingkreis ausgebildet sein. Das heißt insbesondere, dass die Komponenten des Schwingsystems in einem Kreislauf, d.h. in einer endlosen Schleife, angeordnet sind. According to an advantageous embodiment of the invention, the oscillating system can be designed as an oscillating circuit. This means in particular that the components of the oscillating system are arranged in a circuit, i.e. in an endless loop.
Das getaktete Lichtsignal kann vorzugsweise ein analoges getaktetes Lichtsignal, insbesondere ein sinusförmiges Lichtsignal, sein. Das analoge Lichtsignal kann aber auch eine andere Form als die Sinusform haben. Entsprechend kann das durch den Lichtempfänger erzeugte elektrische Signal vorzugsweise ein analoges elektrisches Signal, insbesondere ein sinusförmiges elektrisches Signal, sein. Das analoge elektrische Signal kann entsprechend zum Lichtsignal aber auch eine andere Form als die Sinusform aufweisen. The clocked light signal can preferably be an analog clocked light signal, in particular a sinusoidal light signal. However, the analog light signal can also have a form other than the sinusoidal form. Correspondingly, the electrical signal generated by the light receiver can preferably be an analog electrical signal, in particular a sinusoidal electrical signal. However, the analog electrical signal can also have a different form than the sinusoidal form, corresponding to the light signal.
Es ist allerdings auch möglich, dass das getaktete Lichtsignal insbesondere ein digitales Lichtsignal ist. Entsprechend kann das durch den Lichtempfänger erzeugte elektrische Signal insbesondere ein digitales elektrisches Signal sein. However, it is also possible for the clocked light signal to be a digital light signal in particular. Correspondingly, the electrical signal generated by the light receiver can be, in particular, a digital electrical signal.
Vorzugsweise umfasst der Lichtsender einen Halbleiterlaser oder eine Leuchtdiode. The light transmitter preferably comprises a semiconductor laser or a light-emitting diode.
Insbesondere kann der Lichtsender eingerichtet sein, das getaktete Lichtsignal direkt oder indirekt in den Lichtwellenleiter einzuspeisen. In particular, the light transmitter can be set up to feed the clocked light signal directly or indirectly into the optical waveguide.
Zum Bereitstellen des als Schwingsystem ausgebildeten Taktgebers mit der vorbestimmten Schwingfrequenz kann vorteilhafterweise zunächst eine gewünschte Frequenz für das getaktete Lichtsignal bzw. das elektrische Signal ausgewählt und dann das Schwingsystem, insbesondere der Lichtwellenleiter hinsichtlich seiner Länge, derart ausgebildet werden, dass die entsprechende gewünschte Frequenz erreicht wird. Hierzu kann nach dem Ausbilden des Schwingsystems dieses zum Bestimmen der tatsächlichen Frequenz des getakteten Lichtsignals bzw. des elektrischen Signals vermessen werden. Im Falle einer Abweichung der tatsächlichen Frequenz von der gewünschten Frequenz kann das Schwingsystem entsprechend modifiziert werden, bis die gewünschte Frequenz erreicht wird. Es ist allerdings auch möglich, dass zunächst ein Schwingsystem, insbesondere ein Lichtwellenleiter hinsichtlich seiner Länge, beliebig ausgebildet wird. Darauffolgend kann zum Bestimmen der Frequenz des getakteten Lichtsignals bzw. des elektrischen Signals das ausgebildete Schwingsystem vermessen werden. Die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung kann somit unter Berücksichtigung der bestimmten Frequenz eingerichtet werden, das Nutzsignal basierend auf der bestimmten Frequenz zu erzeugen. So kann zum Beispiel im Falle einer einen Impulszähler umfassenden Nutzsignalerzeugungsvorrichtung ein vorbestimmter Zählwert, mit dem ein durch den Impulszähler gezähltes elektrisches Signal verglichen wird, basierend auf der bestimmten Frequenz des elektrischen Signals eingestellt werden. To provide the clock generator designed as an oscillating system with the predetermined oscillating frequency, a desired frequency for the clocked light signal or the electrical signal can advantageously first be selected and then the oscillating system, in particular the optical waveguide, can be designed in terms of its length in such a way that the corresponding desired frequency is achieved . For this purpose, after the oscillating system has been formed, it can be measured to determine the actual frequency of the clocked light signal or the electrical signal. If the actual frequency deviates from the desired frequency, the oscillating system can be modified accordingly until the desired frequency is achieved. However, it is also possible for an oscillating system, in particular an optical waveguide, to be of any desired length. The oscillating system that is formed can then be measured to determine the frequency of the clocked light signal or the electrical signal. The useful signal generating device can thus be set up taking into account the specific frequency based on the useful signal of the specified frequency. For example, in the case of a useful signal generating device comprising a pulse counter, a predetermined count value with which an electrical signal counted by the pulse counter is compared can be set based on the determined frequency of the electrical signal.
Vorzugsweise kann der Lichtempfänger eine Fotodiode umfassen. Die Fotodiode ist eingerichtet, das getaktete Lichtsignal in das elektrische Signal umzuwandeln. Dabei ist das elektrische Signal in vorteilhafter weise ein Stromsignal. The light receiver can preferably comprise a photodiode. The photodiode is set up to convert the clocked light signal into the electrical signal. In this case, the electrical signal is advantageously a current signal.
Der Lichtsender ist vorteilhafterweise eingerichtet, einen Lichtimpuls durch den Lichtwellenleiter zu schicken. Wegen der Länge des Lichtwellenleiters benötigt der Lichtimpuls, der in Richtung vom Lichtsender zum Lichtempfänger reist, eine bestimmte Zeitdauer, bis er am Lichtempfänger ankommt. Durch den Lichtempfänger wird der Lichtimpuls in einen Stromimpuls umgewandelt. Der Stromimpuls wird dann an den Lichtsender weitergeleitet. Aus dem Stromimpuls kann die vorbestimmte Schwingfrequenz des Schwingsystems abgeleitet werden. Dieser Vorgang wiederholt sich pro Sekunde eine gewisse Anzahl von Malen. Die Anzahl der Wiederholungen pro Sekunde wird durch die vorbestimmte Länge des Lichtwellenleiters bestimmt. Beispielsweise wiederholt sich dieser Vorgang bei einer vorbestimmten Länge des Lichtwellenleiters von ca. 20 m 10 Millionen Mal pro Sekunde. Somit entsteht eine Schwingfrequenz von 10 MHz für den als das oben beschriebene Schwingsystem ausgebildeten Taktgebers. The light transmitter is advantageously set up to send a light pulse through the optical waveguide. Due to the length of the optical waveguide, the light pulse that travels in the direction from the light emitter to the light receiver requires a certain amount of time before it arrives at the light receiver. The light pulse is converted into a current pulse by the light receiver. The current pulse is then passed on to the light transmitter. The predetermined oscillation frequency of the oscillation system can be derived from the current pulse. This process is repeated a certain number of times per second. The number of repetitions per second is determined by the predetermined length of the optical fiber. For example, this process is repeated 10 million times per second for a predetermined length of the optical waveguide of approximately 20 m. This results in an oscillating frequency of 10 MHz for the clock generator designed as the oscillating system described above.
Ferner bevorzugt kann das Schwingsystem einen Verstärker aufweisen, der zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger angeordnet und eingerichtet ist, das elektrische Signal, insbesondere den Stromimpuls, zu verstärken. Hierbei kann vorzugsweise die Frequenz des elektrischen Signals, insbesondere des Stromimpulses, zwischen dem Verstärker und dem Lichtsender abgegriffen werden. Diese Frequenz entspricht dann der vorbestimmten Schwingfrequenz des Schwingsystems (Taktgebers). Furthermore, the oscillating system can preferably have an amplifier which is arranged between the light transmitter and the light receiver and set up to amplify the electrical signal, in particular the current pulse. In this case, the frequency of the electrical signal, in particular of the current pulse, can preferably be picked up between the amplifier and the light transmitter. This frequency then corresponds to the predetermined oscillation frequency of the oscillating system (clock generator).
Weiterhin kann das Schwingsystem vorzugsweise eine Signalkonditionierungsvorrichtung aufweisen, die zwischen dem Lichtsender und dem Verstärker angeordnet und eingerichtet ist, das elektrische Signal, insbesondere den Stromimpuls, aufzubereiten. Das elektrische Signal, insbesondere der Stromimpuls, wird dann an den Lichtsender weitergereicht. Von dort wird ein neuer Lichtimpuls in den Lichtwellenleiter geschickt. Hierbei kann die Frequenz des elektrischen Signals, insbesondere des Stromimpulses, vorzugsweise zwischen der Signalkonditionierungsvorrichtung und dem Lichtsender abgegriffen werden. Diese Frequenz entspricht dann der vorbestimmten Schwingfrequenz des Schwingsystems. Furthermore, the oscillating system can preferably have a signal conditioning device which is arranged between the light transmitter and the amplifier and set up to condition the electrical signal, in particular the current pulse. The electrical signal, in particular the current pulse, is then passed on to the light transmitter. From there, a new pulse of light is sent into the optical waveguide. In this case, the frequency of the electrical signal, in particular of the current pulse, can be tapped off, preferably between the signal conditioning device and the light transmitter. This frequency then corresponds to the predetermined oscillation frequency of the oscillation system.
Zum Erzeugen des oben genannten Nutzsignals kann die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung in vorteilhafter weise (nur) einen Impulszähler (Binärzähler) umfassen. Dabei ist der Impulszähler eingerichtet, ein Taktsignal des Taktgebers zu zählen. Der Impulszähler ist auf die vorbestimmte Schwingfrequenz des Taktgebers programmiert.To generate the above-mentioned useful signal, the electronic useful signal generating device can advantageously have (only) a pulse counter (binary counter) include. The pulse counter is set up to count a clock signal from the clock generator. The pulse counter is programmed to the predetermined oscillation frequency of the clock.
Wenn der Taktgeber ein piezoelektrischer Schwingkristall ist, kann zum Bereitstellen des piezoelektrischen Schwingkristalls zunächst ein Rohschwingkristall beliebig geschliffen und seine Schwingfrequenz vermessen werden. Der Impulszähler wird dann auf genau diese Schwingfrequenz programmiert, d.h., dass ein vorbestimmter Zählwert des Impulszählers basierend auf der vermessenen Schwingfrequenz eingestellt wird. Es ist allerdings auch möglich, dass der Rohschwingkristall auf eine vorbestimmte Schwingfrequenz geschliffen wird. Auch in diesem Fall wird der Impulszähler basierend auf der vorbestimmten Schwingfrequenz programmiert. If the clock generator is a piezoelectric oscillating crystal, a raw oscillating crystal can first be ground as desired and its oscillation frequency can be measured in order to provide the piezoelectric oscillating crystal. The pulse counter is then programmed to precisely this oscillation frequency, i.e. a predetermined count value of the pulse counter is set based on the measured oscillation frequency. However, it is also possible for the raw oscillating crystal to be ground to a predetermined oscillating frequency. In this case, too, the pulse counter is programmed based on the predetermined oscillation frequency.
Ferner kann zum Erzeugen des oben genannten Nutzsignals die Taktgeberanordnung in vorteilhafter Weise (nur) einen Frequenzteiler umfassen. Der Frequenzteiler der eingerichtet ist, die vorbestimmte Schwingfrequenz des Taktgebers zu teilen bzw. halbieren. Dabei entspricht die vorbestimmte Schwingfrequenz insbesondere einem Vielfachen von zwei, insbesondere einer Zweierpotenz, wie etwa 524288 Hz oder 1048576 Hz. Die vorbestimmte Schwingfrequenz kann dabei mittels des Frequenzteilers in vorteilhafter weise auf 1 Hz oder eine andere Frequenz wie z.B. 8 Hz heruntergebrochen werden. Die heruntergebrochene Schwingfrequenz entspricht dem Nutzsignal, mittels des die elektromechanische Vorrichtung bewegbar ist. Es sei angemerkt, dass bei einem Nutzsignal von z.B. 8 Hz der Sprung des Sekundenzeigers, welcher dann 8 Mal pro Sekunde stattfindet, vom Betrachter nicht mehr als „Sprung“ wahrgenommen wird. Furthermore, in order to generate the above-mentioned useful signal, the clock generator arrangement can advantageously include (only) one frequency divider. The frequency divider which is set up to divide or halve the predetermined oscillation frequency of the clock generator. The predetermined oscillating frequency corresponds in particular to a multiple of two, in particular to a power of two, such as 524288 Hz or 1048576 Hz. The predetermined oscillating frequency can advantageously be broken down to 1 Hz or another frequency such as 8 Hz using the frequency divider. The oscillation frequency broken down corresponds to the useful signal, by means of which the electromechanical device can be moved. It should be noted that with a useful signal of e.g. 8 Hz, the jump of the second hand, which then takes place 8 times per second, is no longer perceived as a "jump" by the viewer.
Der Begriff „nur“ in Verwendung mit den Begriffen des Impulszählers oder des Frequenzteilers bedeutet im Rahmen der Erfindung insbesondere, dass nur eine von beiden Arten von elektronischen Komponenten, d.h. entweder nur ein Impulszähler oder nur ein Frequenzteiler, bei der Nutzsignalerzeugungsvorrichtung vorgesehen ist, um das Nutzsignal basierend auf der vorbestimmten Schwingfrequenz des Taktgebers zu erzeugen. The term "only" when used with the terms of the pulse counter or the frequency divider means in the context of the invention in particular that only one of the two types of electronic components, i.e. either only a pulse counter or only a frequency divider, is provided in the useful signal generating device in order to To generate useful signal based on the predetermined oscillation frequency of the clock.
Zum Erzeugen des Nutzsignals ist allerdings auch eine Kombination eines Frequenzteilers mit einem Impulszähler möglich. Das heißt mit anderen Worten, dass die Taktgeberanordnung zum Erzeugen des Nutzsignals sowohl einen Frequenzteiler als auch einen Impulszähler umfassen kann. Dabei ist der Frequenzteiler vorteilhafterweise signaltechnisch vor dem Impulszähler angeordnet. In vorteilhafter Weise ist die vorbestimmte Schwingfrequenz des Taktgebers in einem ersten Schritt zum Erreichen einer Zwischenfrequenz durch den Frequenzteiler halbierbar, insbesondere mehrfach halbierbar. In einem zweiten Schritt ist die Zwischenfrequenz auf eine gewünschte Frequenz bzw. eine Nutzfrequenz bringbar. Die Vorgehensweise einer Halbierung, insbesondere einer mehrfachen Halbierung, der vorbestimmten Schwingfrequenz in einem ersten Schritt zum Erreichen einer Zwischenfrequenz und einer Herunterzählung der Zwischenfrequenz auf eine gewünschte Frequenz in einem zweiten Schritt ist besonders vorteilhaft bei einer Uhr, die einen Taktgeber mit einer hohen Schwingfrequenz, wie z.B. 8,88 MHz oder 10 MHz, aufweist. Somit kann Strom gegenüber einem einfachen Herunterzählen der Schwingfrequenz gespart werden. However, a combination of a frequency divider with a pulse counter is also possible for generating the useful signal. In other words, this means that the clock generator arrangement for generating the useful signal can include both a frequency divider and a pulse counter. In this case, the frequency divider is advantageously arranged in front of the pulse counter in terms of signaling. In an advantageous manner, the predetermined oscillation frequency of the clock generator can be halved, in particular halved several times, by the frequency divider in a first step in order to achieve an intermediate frequency. In a second step, the intermediate frequency can be brought to a desired frequency or a useful frequency. The procedure of a halving, in particular a multiple halving, the predetermined oscillation frequency in a first step to reach an intermediate frequency and counting down the intermediate frequency to a desired frequency in a second step is particularly advantageous in a clock having a clock with a high oscillation frequency, such as 8.88 MHz or 10 MHz. Thus, power can be saved over simply counting down the oscillating frequency.
Ferner kann die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung bevorzugt eine Ausgabevorrichtung umfassen. Die Ausgabevorrichtung ist im Falle einer elektronischen Nutzsignalerzeugungsvorrichtung, die nur einen Impulszähler umfasst, vorteilhafterweise eingerichtet, ein Nutzsignal auszugeben, wenn ein Zählwert des gezählten Taktsignals des Taktgebers gleich mit einem vorbestimmten Zählwert ist. Im Falle einer elektronischen Nutzsignalerzeugungsvorrichtung, die nur einen Frequenzteiler umfasst, ist die Ausgabevorrichtung vorteilhafterweise eingerichtet, ein Nutzsignal basierend auf einem Ausgangssignal des Frequenzteilers auszugeben. Im Falle einer elektronischen Nutzsignalerzeugungsvorrichtung, die einen Impulszähler sowie einen Frequenzteiler umfasst, ist die Ausgabevorrichtung vorteilhafterweise eingerichtet, ein Nutzsignal auszugeben, wenn ein Zählwert des gezählten Taktsignals des Taktgebers gleich mit einem vorbestimmten Zählwert ist. Hierbei wird der vorbestimmte Zählwert vorteilhafterweise basierend auf der durch den Frequenzteiler erreichten Zwischenfrequenz eingestellt. Furthermore, the electronic useful signal generation device can preferably comprise an output device. In the case of an electronic useful signal generating device which comprises only a pulse counter, the output device is advantageously set up to output a useful signal when a counted value of the counted clock signal of the clock generator is equal to a predetermined counted value. In the case of an electronic useful signal generation device that only includes a frequency divider, the output device is advantageously set up to output a useful signal based on an output signal of the frequency divider. In the case of an electronic useful signal generation device that includes a pulse counter and a frequency divider, the output device is advantageously set up to output a useful signal when a count of the counted clock signal of the clock generator is equal to a predetermined count. Here, the predetermined count value is advantageously set based on the intermediate frequency achieved by the frequency divider.
Es sei angemerkt, dass der Impulszähler und die Ausgabevorrichtung oder der Frequenzteiler und die Ausgabevorrichtung jeweils als eine Einheit ausgebildet sein können. It should be noted that the pulse counter and the output device or the frequency divider and the output device can each be formed as one unit.
Das durch die Ausgabevorrichtung ausgegebene Nutzsignal ist das Nutzsignal, mittels des die elektromechanische Vorrichtung bewegbar ist. The useful signal output by the output device is the useful signal by means of which the electromechanical device can be moved.
Die elektromechanische Vorrichtung ist dabei vorzugsweise eingerichtet, sich derart zu bewegen, dass bei abgelaufener Spannung der Antriebsfeder die elektromechanische Vorrichtung das Zahnradwerk antreibt. Dadurch fließt kinetische Energie aus der elektromechanischen Vorrichtung ins Zahnradwerk, und die elektromechanische Vorrichtung treibt das Zahnradwerk an. Dieser Reserve-Antrieb mittels der elektromechanischen Vorrichtung erfolgt getaktet, entsprechend dem Nutzsignal. Somit kann eine lange Gangreserve der Uhr ermöglicht werden. The electromechanical device is preferably set up to move in such a way that the electromechanical device drives the gear train when the tension of the drive spring has elapsed. As a result, kinetic energy flows from the electromechanical device into the gear train, and the electromechanical device drives the gear train. This reserve drive using the electromechanical device is clocked, according to the useful signal. This enables the watch to have a long power reserve.
Wenn die Uhr als Uhr mit Selbstaufzug ausgebildet ist, ist bei der Uhr vorteilhafterweise eine Vorrichtung zum Entkoppeln der Antriebsvorrichtung vom Zahnradwerk und/oder der Hemmung, insbesondere dem Hemmungsrad, vorgesehen. Dadurch kann verhindert werden, dass die Antriebsfeder von der elektromechanischen Vorrichtung aufgezogen wird, wenn die elektromechanische Vorrichtung das Zahnradwerk antreibt. Bei einer Uhr, die eine Hemmung umfasst, ist die elektromechanische Vorrichtung vorzugsweise eingerichtet, sich derart zu bewegen, dass bei abgelaufener Spannung der Antriebsfeder die elektromechanische Vorrichtung die Hemmung derart bewegt, dass die Hemmung das Zahnradwerk antreibt. Um dies bei einer Uhr mit einer als Ankerhemmung ausgebildeten Hemmung zu realisieren, bedarf es eines gut austarierten Anstellwinkels und Ausgestaltung der beiden Zinken des Ankers (Hemmstück) der Hemmung und des Anstellwinkels und der Form der Zähne des Hemmungsrades. If the watch is designed as a self-winding watch, the watch is advantageously provided with a device for decoupling the drive device from the gear train and/or the escapement, in particular the escapement wheel. This can prevent the drive spring from being wound up by the electromechanical device when the electromechanical device drives the gear train. In a timepiece that includes an escapement, the electromechanical device is preferably arranged to move such that when the power spring is de-energized, the electromechanical device moves the escapement such that the escapement drives the gear train. In order to achieve this in a watch with an escapement designed as a lever escapement, a well-balanced angle of attack and design of the two prongs of the lever (escapement piece) of the escapement and the angle of attack and the shape of the teeth of the escapement wheel are required.
Wenn die elektromechanische Vorrichtung als Schrittmotor ausgebildet ist, ist der Schrittmotor vorzugsweise eingerichtet, sich derart zu bewegen, dass bei abgelaufener Spannung der Antriebsfeder der Schrittmotor das Zahnradwerk antreibt. If the electromechanical device is designed as a stepper motor, the stepper motor is preferably set up to move in such a way that when the tension of the drive spring has expired, the stepper motor drives the gear train.
Ferner umfasst die Uhr bevorzugt eine Stromversorgungsvorrichtung zur Stromversorgung der elektronischen Taktgeberanordnung mit elektrischer Energie. Furthermore, the clock preferably comprises a power supply device for powering the electronic clock arrangement with electrical energy.
Die Stromversorgungsvorrichtung ist besonders bevorzugt als Akku ausgebildet. The power supply device is particularly preferably designed as a rechargeable battery.
Die Uhr weist bevorzugt eine Energy-Harvesting-Vorrichtung auf, die eingerichtet ist, den Akku aufzuladen. The watch preferably has an energy harvesting device that is set up to charge the battery.
Die Energy-Harvesting-Vorrichtung kann vorzugsweise mindestens einen Thermogenerator und/oder mindestens eine Solarzelle umfassen. Die Energy-Harvesting-Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise in der Uhr angebracht. Zum Beispiel kann das Zifferblatt als Solarzelle ausgearbeitet sein. Es ist auch möglich, dass eine Solarzelle unter einem semi-transparenten Zifferblatt oder an der Stelle einer Ausnehmung im Zifferblatt unter dem Zifferblatt angeordnet ist. Der mindestens eine Thermogenerator kann z.B. am Uhrgehäuseboden einer als Armbanduhr ausgebildeten Uhr angebracht sein, wo es aus einer Differenz der Hauttemperatur des Trägers der Uhr zur Temperatur der Umgebung der Uhr (und damit zur Temperatur der restlichen Uhr) Strom gewinnt. The energy harvesting device can preferably include at least one thermal generator and/or at least one solar cell. The energy harvesting device is advantageously mounted in the watch. For example, the dial can be designed as a solar cell. It is also possible that a solar cell is arranged under a semi-transparent dial or at the point of a recess in the dial under the dial. The at least one thermal generator can be attached, for example, to the case back of a watch designed as a wristwatch, where it generates electricity from the difference between the skin temperature of the wearer of the watch and the temperature of the watch’s surroundings (and thus the temperature of the rest of the watch).
Bei einer als Armbanduhr ausgebildeten Uhr kann die mindestens eine Solarzelle und/oder der mindestens eine Thermogenerator aber auch im Armband der Uhr eingebaut sein. So gibt es z.B. Textilien, die als Thermogeneratoren funktionieren. So kann das Armband als ein solches Textil-Armband ausgebildet sein, um den Strom für den Akku zu liefern. In the case of a watch designed as a wristwatch, the at least one solar cell and/or the at least one thermogenerator can also be built into the wristband of the watch. For example, there are textiles that function as thermal generators. So the bracelet can be designed as such a textile bracelet to supply the power for the battery.
Der mindestens eine Thermogenerator kann bevorzugt ein Peltier-Element umfassen. The at least one thermogenerator can preferably include a Peltier element.
Des Weiteren kann die Uhr ferner bevorzugt eine Ladezustandmessvorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, einen Ladezustand des Akkus zu messen. Furthermore, the watch can also preferably have a state of charge measuring device that is set up to measure a state of charge of the rechargeable battery.
Ferner bevorzugt kann die Uhr eine Steuereinheit umfassen. Die Uhr ist dabei vorzugsweise eingerichtet, eine Stromversorgung der elektromechanischen Vorrichtung zu unterbrechen, wenn - bei abgelaufener Spannung der Antriebsfeder - die elektromechanische Vorrichtung als Reserve-Antrieb läuft und der Ladezustand des Akkus kleiner als ein vorbestimmter Ladezustandswert ist. Furthermore, the clock can preferably include a control unit. The clock is preferably set up to interrupt a power supply of the electromechanical device, when - when the voltage of the drive spring has expired - the electromechanical device runs as a reserve drive and the charge level of the battery is less than a predetermined charge level value.
Obwohl die Stromversorgung der elektronischen Taktgeberanordnung, insbesondere bei einer Uhr mit Selbstaufzug, mittels des Akkus technisch vorteilhaft ist, ist es auch möglich, dass die Uhr statt eines Akkus und der Energy-Harvesting-Vorrichtung eine Batterie aufweist. Although the power supply of the electronic clock arrangement, in particular in the case of a self-winding watch, by means of the rechargeable battery is technically advantageous, it is also possible for the watch to have a battery instead of a rechargeable battery and the energy-harvesting device.
Die Uhr kann vorzugsweise als Uhr mit Selbstaufzug oder Handaufzug ausgebildet sein. Wenn die Uhr eine Uhr mit Selbstaufzug ist, umfasst die Uhr in vorteilhafter Weise ein Schwunggewicht, durch welches eine Antriebsfeder (Antriebsvorrichtung) aufziehbar ist.The watch can preferably be designed as a watch with a self-winding mechanism or a manual winding mechanism. When the timepiece is a self-winding timepiece, the timepiece advantageously comprises an oscillating weight by which a drive spring (drive device) can be wound.
Wenn die Uhr als Uhr mit Selbstaufzug ausgebildet ist, ist die Uhr in vorteilhafter Weise als Armbanduhr ausgebildet. Im Falle einer Uhr mit Handaufzug kann diese in vorteilhafter Weise als Armbanduhr, Standuhr, Tischuhr, Wanduhr oder eine andere Art von Uhren ausgebildet sein. If the watch is designed as a self-winding watch, the watch is advantageously designed as a wristwatch. In the case of a hand-wound clock, this can advantageously be designed as a wristwatch, grandfather clock, table clock, wall clock or some other type of clock.
Vorzugsweise kann der Taktgeber eine Schwingfrequenz aufweisen, die einen Wert beträgt, der nur die Zahl 8 oder nur die Zahl 8 und die Zahl 0 aufweist. Insbesondere kann die Schwingfrequenz 8888 Hz, 88888 Hz, 888888 Hz, 8888888 Hz, 8 kHz, 88 KHz, 888 KHz oder 8888 KHz beträgt. Preferably, the clock generator can have an oscillating frequency that is a value that has only the number 8 or only the number 8 and the number 0. In particular, the oscillation frequency can be 8888 Hz, 88888 Hz, 888888 Hz, 8888888 Hz, 8 kHz, 88 kHz, 888 kHz or 8888 kHz.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren von Ausführungsbeispielen, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Further details, features and advantages of the invention result from the following description and the figures of exemplary embodiments, identical or functionally identical components being denoted by the same reference symbols.
Fig. 1 eine schematische vereinfachte Draufsicht einer Uhr gemäß einem erstenFig. 1 is a schematic simplified plan view of a watch according to a first
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, embodiment of the present invention,
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Teils der Uhr gemäß dem erstenFigure 2 is a schematic view of part of the watch according to the first
Ausführungsbeispiel der Erfindung, embodiment of the invention,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Teils der Uhr gemäß dem erstenFigure 3 is a schematic view of part of the watch according to the first
Ausführungsbeispiel der Erfindung, embodiment of the invention,
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Teils einer Uhr gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 4 shows a schematic view of part of a watch according to a second embodiment of the invention,
Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Teils der einer gemäß einem drittenFigure 5 is a schematic view of part of one according to a third
Ausführungsbeispiel der Erfindung, embodiment of the invention,
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Bereichs der Uhr gemäß dem dritten6 is a schematic view of a portion of the watch according to the third
Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Bereichs einer Uhr gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Embodiment of the invention, and 7 is a schematic view of a portion of a timepiece according to a fourth embodiment of the invention.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 eine Uhr 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. A timepiece 100 according to a first exemplary embodiment of the present invention is described in detail below with reference to FIGS.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist die Uhr 100 als Armbanduhr ausgebildet und weist somit zwei Anschlüsse 14 für ein Armband 16 auf. Es ist allerdings auch möglich, dass die Uhr 100 eine Wanduhr, eine Standuhr, eine Tischuhr oder eine Uhr von einem anderen Typ ist. As can be seen from FIG. 1, the clock 100 is designed as a wristwatch and thus has two connections 14 for a bracelet 16. However, it is also possible for the clock 100 to be a wall clock, a grandfather clock, a desk clock or a clock of another type.
Die Uhr 100 umfasst ein Uhrgehäuse 11 und ein daran angeordnetes Uhrglas 15 auf. Die Uhr 100 weist ferner ein Zifferblatt 12 sowie drei Zeiger 13 für die Anzeige der Stunden, Minuten und Sekunden auf. Die Zeiger 13 sind Teile einer mechanischen Uhranzeigevorrichtung 102.The watch 100 comprises a watch case 11 and a watch glass 15 arranged thereon. The clock 100 also has a dial 12 and three hands 13 for displaying the hours, minutes and seconds. The hands 13 are parts of a mechanical clock display device 102.
Weiterhin umfasst die Uhr 100 eine Taktgeberanordnung 10, ein Zahnradwerk 104 und eine Antriebsvorrichtung 101 zum Antreiben des Zahnradwerks 104. Das Zahnradwerk 104 ist mit der Uhranzeigevorrichtung 102 verbunden, so dass die Zeiger 13 der Uhranzeigevorrichtung 102 bewegt werden. Insbesondere umfasst das Zahnradwerk 104 zumindest ein Stundenrad, ein Minutenrad und ein Sekundenrad, die jeweils mit einem der Zeiger 13 verbunden sind.The timepiece 100 further includes a clock assembly 10, a gear train 104 and a driving device 101 for driving the gear train 104. The gear train 104 is connected to the timepiece display device 102 so that the hands 13 of the timepiece display device 102 are moved. In particular, the gear train 104 comprises at least one hour wheel, one minute wheel and one fourth wheel, each of which is connected to one of the hands 13 .
Die Antriebsvorrichtung 101 umfasst in vorteilhafter weise eine Antriebsfeder ausgebildet. Zum Aufziehen bzw. Spannen der Antriebsfeder ist in der Uhr 100 eine Aufzugvorrichtung 121 vorgesehen. Die Uhr 100 ist insbesondere als Uhr mit Selbstaufzug ausgebildet. Dabei ist die Aufzugvorrichtung eine automatische Aufzugvorrichtung, die insbesondere als Schwunggewicht ausgebildet ist, so dass die Antriebsfeder durch das Schwunggewicht aufgrund der Bewegung der Hand des Trägers der Uhr 100 automatisch aufgezogen wird. Bei gespannter Antriebsfeder liefert diese die benötigte Energie, um das Zahnradwerk 104 anzutreiben. Es ist allerdings auch möglich, dass die Uhr 100 als Uhr mit Handaufzug ausgebildet sein. Dabei ist die Aufzugvorrichtung 121 manuell bzw. mit der Hand betätigbar.The drive device 101 advantageously comprises a drive spring. A winding mechanism 121 is provided in watch 100 for winding or tensioning the mainspring. The watch 100 is designed in particular as a self-winding watch. In this case, the winding device is an automatic winding device, which is designed in particular as a flyweight, so that the drive spring is automatically wound up by the flyweight due to the movement of the hand of the wearer of the watch 100 . When the drive spring is tensioned, it supplies the energy required to drive the gear train 104 . However, it is also possible for the watch 100 to be designed as a hand-wound watch. The elevator device 121 can be actuated manually or by hand.
Die Taktgeberanordnung 10, mittels der die Uhr 100 getaktet wird, umfasst einen Taktgeber 1, der als piezoelektrischer Schwingkristall ausgebildet ist. Die Taktgeberanordnung 10 sorgt dafür, dass ein Nutzsignal basierend auf einer vorbestimmten Schwingfrequenz des Taktgebers 1, in diesem Fall des piezoelektrischen Schwingkristalls, erzeugt wird. Das Nutzsignal wird benutzt, um die Uhr 100 zu takten. The clock generator arrangement 10, by means of which the clock 100 is clocked, comprises a clock generator 1, which is designed as a piezoelectric oscillating crystal. The clock generator arrangement 10 ensures that a useful signal is generated based on a predetermined oscillation frequency of the clock generator 1, in this case the piezoelectric oscillating crystal. The useful signal is used to clock the clock 100.
Um den piezoelektrischen Schwingkristall zum Schwingen zu bringen, umfasst die Taktgeberanordnung 10 weiterhin eine Oszillatorschaltung 115. In order to cause the piezoelectric resonant crystal to oscillate, the clock generator arrangement 10 further comprises an oscillator circuit 115.
Der piezoelektrische Schwingkristall kann insbesondere als Quarz-Schwingkristall oder Turmalin-Schwingkristall ausgebildet sein. Nach einer Variante kann der piezoelektrische Schwingkristall eine Länge, eine Breite und eine Höhe jeweils von mindestens 1 mm, bevorzugt von mindestens 1 ,5 mm, aufweisen. Dabei kann der piezoelektrische Schwingkristall insbesondere als Turmalin-Schwingkristall ausgebildet sein. Nach einer anderen Variante kann der piezoelektrische Schwingkristall als Quarz- Schwingkristall, insbesondere als synthetischer Quarz-Schwingkristall, in der Form eines Gabelschwingers ausgebildet sein. The piezoelectric oscillating crystal can be designed in particular as a quartz oscillating crystal or tourmaline oscillating crystal. According to one variant, the piezoelectric oscillating crystal can have a length, a width and a height of at least 1 mm, preferably at least 1.5 mm. The piezoelectric oscillating crystal can be designed in particular as a tourmaline oscillating crystal. According to another variant, the piezoelectric oscillating crystal can be designed as a quartz oscillating crystal, in particular as a synthetic quartz oscillating crystal, in the form of a fork oscillator.
Zum Erzeugen des Nutzsignals weist die Taktgeberanordnung 10 eine elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 auf, wie Figur 2 zu entnehmen ist. Die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 umfasst einen Frequenzteiler 117 und eine Ausgabevorrichtung 118. Der Frequenzteiler 117 ist dabei eingerichtet, die vorbestimmte Schwingfrequenz des Taktgebers 1 zu teilen bzw. halbieren. Dabei entspricht die vorbestimmte Schwingfrequenz des Taktgebers 1 insbesondere einer Zweierpotenz, wie beispielweise 32768 Hz, 524288 Hz oder 1048576 Hz. Die vorbestimmte Schwingfrequenz kann dabei mittels des Frequenzteilers 117 in vorteilhafter weise auf 1 Hz oder eine andere Frequenz wie z.B. 8 Hz heruntergebrochen werden. Die heruntergebrochene Schwingfrequenz entspricht dem Nutzsignal, das dann durch die Ausgabevorrichtung 118 ausgegeben werden kann. To generate the useful signal, the clock generator arrangement 10 has an electronic useful signal generating device 116, as can be seen in FIG. The electronic useful signal generation device 116 includes a frequency divider 117 and an output device 118. The frequency divider 117 is set up to divide or halve the predetermined oscillation frequency of the clock generator 1. The predetermined oscillation frequency of the clock generator 1 corresponds in particular to a power of two, such as 32768 Hz, 524288 Hz or 1048576 Hz. The predetermined oscillation frequency can advantageously be broken down to 1 Hz or another frequency such as 8 Hz by means of the frequency divider 117. The oscillation frequency broken down corresponds to the useful signal, which can then be output by the output device 118 .
Alternativ kann die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 statt des Frequenzteilers 117 einen Impulszähler 119 aufweisen. Hierbei ist die Ausgabevorrichtung 118 eingerichtet, ein Nutzsignal auszugeben, wenn ein Zählwert des gezählten Taktsignals des Taktgebers 1 gleich mit einem vorbestimmten Zählwert ist. Alternatively, the electronic useful signal generation device 116 can have a pulse counter 119 instead of the frequency divider 117 . In this case, the output device 118 is set up to output a useful signal when a count of the counted clock signal from the clock generator 1 is equal to a predetermined count.
Es ist aber auch möglich, dass die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 einen Frequenzteiler 117 sowie einen Impulszähler 119 aufweist, die miteinander verbunden sind. Dies ist in Figur 2 mit einer Strichpunktlinie angedeutet. In diesem Fall ist der Impulszähler 119 signaltechnisch nach dem Frequenzteiler 117 angeordnet. Das heißt, dass ein Ausgangssignal des Frequenzteilers 117 als Eingangssignal des Impulszählers 119 dient. In einem ersten Schritt ist die vorbestimmte Schwingfrequenz des Taktgebers 1 zum Erreichen einer Zwischenfrequenz durch den Frequenzteiler 117 halbierbar, insbesondere mehrfach halbierbar. In einem zweiten Schritt ist die Zwischenfrequenz auf eine gewünschte Frequenz bzw. eine Nutzfrequenz von beispielsweise 1 Hz oder 8 Hz bringbar. Die Ausgabevorrichtung 118 ist dann eingerichtet, ein Nutzsignal auszugeben, wenn ein Zählwert des gezählten Taktsignals des Taktgebers 1 gleich mit einem vorbestimmten Zählwert ist. Hierbei wird der vorbestimmte Zählwert basierend auf der durch den Frequenzteiler 117 erreichten Zwischenfrequenz eingestellt. However, it is also possible for the electronic useful signal generation device 116 to have a frequency divider 117 and a pulse counter 119 which are connected to one another. This is indicated in FIG. 2 with a chain line. In this case, the pulse counter 119 is arranged after the frequency divider 117 in terms of signals. That is, an output of the frequency divider 117 serves as an input of the pulse counter 119 . In a first step, the predetermined oscillation frequency of the clock generator 1 can be halved, in particular halved several times, by the frequency divider 117 in order to achieve an intermediate frequency. In a second step, the intermediate frequency can be brought to a desired frequency or a useful frequency of, for example, 1 Hz or 8 Hz. The output device 118 is set up to output a useful signal when a count of the counted clock signal from the clock generator 1 is equal to a predetermined count. Here, the predetermined count value is set based on the intermediate frequency achieved by the frequency divider 117.
Ferner weist die Taktgeberanordnung 10 eine elektromechanische Vorrichtung 106 auf. Die elektromechanische Vorrichtung 106 ist insbesondere als Aktor ausgebildet, der einen Magnetkern (Magnetanker) 107 und eine Magnetspule 108 umfasst. Hierbei wirkt die Magnetspule 108 mit dem Magnetkern 107 zusammen. Insbesondere ist die Magnetspule 108 eingerichtet, den Magnetkern 107 zu bewegen, wenn diese bestromt wird. Clock generator assembly 10 also includes an electromechanical device 106 . The electromechanical device 106 is designed in particular as an actuator, the one Magnetic core (magnet armature) 107 and a magnetic coil 108 includes. Here, the magnetic coil 108 interacts with the magnetic core 107 . In particular, the magnet coil 108 is set up to move the magnet core 107 when it is energized.
Die elektromechanische Vorrichtung 106 ist mittels des durch die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 erzeugten Nutzsignals bzw. des durch die Ausgabevorrichtung 118 ausgegebenen Nutzsignals bewegbar. Dadurch greift die elektromechanische Vorrichtung 106, insbesondere der Magnetkern 107, getaktet in das Zahnradwerk 104 ein. The electromechanical device 106 can be moved by means of the useful signal generated by the electronic useful signal generating device 116 or the useful signal output by the output device 118 . As a result, the electromechanical device 106, in particular the magnetic core 107, engages in the gear train 104 in a clocked manner.
Wie aus Figur 2 ferner ersichtlich ist, weist die Uhr 100 außerdem eine Hemmung 105 auf, die zwischen der Taktgeberanordnung 10, insbesondere der elektromechanischen Vorrichtung 106, und dem Zahnradwerk 104 angeordnet ist. Somit greift die elektromechanische Vorrichtung 106, insbesondere der Magnetkern 107, mittelbar über die Hemmung 105 in das Zahnradwerk 104 ein. Die Hemmung 105 ist mittels der elektromechanischen Vorrichtung 106 antreibbar. As can also be seen from FIG. 2, the watch 100 also has an escapement 105 which is arranged between the clock arrangement 10, in particular the electromechanical device 106, and the gear train 104. Thus, the electromechanical device 106, in particular the magnetic core 107, engages in the gear train 104 indirectly via the escapement 105. The escapement 105 can be driven by the electromechanical device 106 .
Insbesondere greift die elektromechanische Vorrichtung 106 indirekt in hemmender Weise in das Zahnradwerk 104 ein, um das Zahnradwerk 104 abwechselnd zum Stillstand zu bringen und wieder freizugeben. In particular, the electromechanical device 106 indirectly ratchetly engages the gear train 104 to alternately stall and release the gear train 104 .
Figuren 2 und 3 ist zu entnehmen, dass die Hemmung 105 ein Hemmungsrad 109 und ein Hemmstück 110 umfasst und insbesondere als Ankerhemmung ausgebildet ist. Dabei steht das Hemmungsrad 109 im Eingriff mit dem Zahnradwerk 104, wobei der Magnetkern 107 durch seine Bewegung in Eingriff mit dem Hemmstück 110 bringbar ist. Insbesondere ist das Hemmstück 110 mittels des Magnetkerns 107 antreibbar. It can be seen from FIGS. 2 and 3 that the escapement 105 comprises an escapement wheel 109 and an escapement piece 110 and is designed in particular as an anchor escapement. The escapement wheel 109 is in engagement with the gear train 104, and the movement of the magnet core 107 can be brought into engagement with the escapement piece 110. In particular, the arresting piece 110 can be driven by means of the magnet core 107 .
Insbesondere baut die Magnetspule 108 im Rhythmus des Nutzsignals ein Magnetfeld auf und ab, wodurch der Magnetkern 107 auch im Rhythmus des Nutzsignals hin und her bewegt wird. Der sich bewegende Magnetkern 107 greift dann in das Hemmstück 110 ein und ersetzt damit eine übliche Unruh einer mechanischen Uhr. In particular, the magnetic coil 108 builds up and releases a magnetic field in the rhythm of the useful signal, as a result of which the magnetic core 107 is also moved back and forth in the rhythm of the useful signal. The moving magnetic core 107 then engages the escapement piece 110, replacing a conventional balance wheel of a mechanical watch.
Zur Stromversorgung der Oszillatorschaltung 115, der elektronischen Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 und der elektromechanischen Vorrichtung 106 ist die Uhr 100 mit einer Stromversorgungsvorrichtung 103 ausgestattet, die als Akku ausgebildet ist. Der Akku kann durch eine Energy-Harvesting-Vorrichtung 120 aufgeladen werden. To supply power to the oscillator circuit 115, the electronic useful signal generation device 116 and the electromechanical device 106, the clock 100 is equipped with a power supply device 103, which is designed as a rechargeable battery. The battery can be charged by an energy harvesting device 120 .
Die Energy-Harvesting-Vorrichtung 120 kann vorzugsweise mindestens einen Thermogenerator und/oder mindestens eine Solarzelle umfassen. Der Thermogenerator kann insbesondere ein Peltier-Element aufweisen. Zum Beispiel kann das Zifferblatt 12 als Solarzelle ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass eine Solarzelle unter dem Zifferblatt 12 angeordnet ist. Dabei muss das Zifferblatt 12 an der Stelle der Anordnung der Solarzelle entweder semi-transparent ausgebildet sein oder eine Ausnehmung aufweisen. Wenn bei der Uhr 100 ein Thermogenerator vorgesehen ist, kann dieser vorzugsweise am Uhrgehäuseboden der Uhr 100 angebracht sein. Somit kann dieser aus einer Differenz der Hauttemperatur des Trägers der Uhr 100 zur Temperatur der Umgebung der Uhr (und damit zur Temperatur der restlichen Uhr) Strom gewinnen. Es ist auch möglich, dass die mindestens eine Solarzelle und/oder der mindestens eine Thermogenerator im Armband 16 der Uhr 100 eingebaut ist/sind. The energy harvesting device 120 can preferably comprise at least one thermal generator and/or at least one solar cell. The thermal generator can in particular have a Peltier element. For example, the dial 12 can be configured as a solar cell. It is also possible that a solar cell is arranged under the dial 12 . In this case, the dial 12 must either be semi-transparent at the point where the solar cell is arranged or have a recess. If the watch 100 is provided with a thermal generator, this can preferably be attached to the watch case back of the watch 100. This means that the latter can generate electricity from a difference between the skin temperature of the wearer of the watch 100 and the temperature of the watch's surroundings (and thus the temperature of the rest of the watch). It is also possible that the at least one solar cell and/or the at least one thermal generator is/are built into the bracelet 16 of the watch 100 .
Im normalen Betrieb der Uhr 100, bei dem die Antriebsfeder die benötigte Energie zum Antreiben des Zahnradwerks 104 liefert, wird zunächst der piezoelektrische Schwingkristall mittels der Oszillatorschaltung 115 zum Schwingen mit seiner vorbestimmten Schwingfrequenz gebracht. In the normal operation of the timepiece 100, in which the mainspring supplies the energy required to drive the gear train 104, the piezoelectric resonating crystal is first caused by the oscillator circuit 115 to oscillate at its predetermined oscillation frequency.
Basierend auf dieser Schwingfrequenz erzeugt die Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116, je nach deren Ausgestaltung mittels des Frequenzteilers 117, des Impulszählers 119 oder einer Kombination von beiden, ein Nutzsignal mit einer Nutzfrequenz. Das Nutzsignal in dem gewünschten Rhythmus wird dann an die elektromechanische Vorrichtung 106 ausgestoßen Dadurch kann die elektromechanische Vorrichtung 106 die Hemmung 105 kontrollieren, indem die elektromechanische Vorrichtung 106 zum Zeitpunkt der Nutzsignalausgabe das Hemmstück 110 bewegt. Durch die frequenzgesteurte Kontrolle (basierend auf der Schwingfrequenz des Taktgebers 1 der Hemmung kann das Zahnradwerk 104 getaktet werden. Based on this oscillation frequency, the useful signal generating device 116 generates a useful signal with a useful frequency, depending on its configuration, using the frequency divider 117, the pulse counter 119 or a combination of the two. The useful signal is then ejected to the electromechanical device 106 at the desired rhythm. This enables the electromechanical device 106 to control the escapement 105 by the electromechanical device 106 moving the chock 110 at the time the useful signal is emitted. The gear train 104 can be clocked by the frequency-controlled control (based on the oscillation frequency of the clock generator 1 of the escapement.
In der Uhr 100 ist weiterhin eine Ladezustandmessvorrichtung 122 vorgesehen, die eingerichtet ist, einen Ladezustand des Akkus zu messen. Ferner weist die Uhr 100 eine Steuereinheit 123 auf, die vorzugsweise eingerichtet ist, die elektronische Taktgeberanordnung 10 zu steuern.A state of charge measuring device 122 is also provided in watch 100 and is set up to measure a state of charge of the rechargeable battery. The clock 100 also has a control unit 123 which is preferably set up to control the electronic clock arrangement 10 .
Bei abgelaufener Spannung der Antriebsfeder (Antriebsvorrichtung 101) kann die elektromechanische Vorrichtung 106 eingerichtet sein, sich derart zu bewegen, dass die elektromechanische Vorrichtung 106, insbesondere der Magnetkern 107, das Zahnradwerk 104 antreibt. Somit kann sichergestellt werden, dass die Uhr 100 weiterläuft, auch wenn die Antriebsfeder die benötigte mechanische Energie nicht mehr liefern kann. Das kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Uhr 100 für einige Zeit, z.B. während der Nacht, nicht benutzt wird, wodurch die Antriebsfeder nicht durch die automatische Aufzugvorrichtung 121 gespannt werden kann. Dazu kann bei der Uhr 100 vorzugsweise eine Vorrichtung zum Entkoppeln der Antriebsfeder von der Hemmung 109 und vom Zahnradwerk 104 vorgesehen sein. Wenn der durch die Ladezustandmessvorrichtung 122 gemessene Ladezustand des Akkus kleiner als ein vorbestimmter Ladezustandswert ist, ist die Steuervorrichtung 122 eingerichtet, die Stromversorgung der elektromechanischen Vorrichtung 106 zu unterbrechen. Somit kann eine komplette Entladung des Akkus vermieden werden. Mit anderen Worten wird die Stromversorgung der elektromechanischen Vorrichtung 106 ab einem bestimmten mindest- Energieniveau im Akku unterbrochen, bis die Antriebsfeder wieder durch die Bewegung der Uhr 100 gespannt wird. Ansonsten würde sich der Akku vollständig leeren und könnte somit bei Wieder-Inbetriebnahme der Uhr 100 die elektromechanische Vorrichtung 106 nicht mehr sofort betreiben bzw. den Schwingvorgang des piezoelektrischen Schwingkristalls nicht in Gang setzen. When the tension of the drive spring (drive device 101) has expired, the electromechanical device 106 can be set up to move in such a way that the electromechanical device 106, in particular the magnetic core 107, drives the gear train 104. It can thus be ensured that the watch 100 continues to run even if the mainspring can no longer supply the required mechanical energy. This may be the case, for example, if the watch 100 is not used for some time, eg during the night, which means that the mainspring cannot be wound by the automatic winding device 121. For this purpose, a device for decoupling the drive spring from the escapement 109 and from the gear train 104 can preferably be provided in the clock 100 . If the state of charge of the rechargeable battery measured by the state of charge measuring device 122 is less than a predetermined state of charge value, the control device 122 is set up to interrupt the power supply to the electromechanical device 106 . Thus, a complete discharge of the battery can be avoided. In other words, the power supply to the electromechanical device 106 is interrupted once a certain minimum energy level in the battery has been reached, until the movement of the watch 100 recharges the mainspring. Otherwise the rechargeable battery would be completely empty and could therefore no longer operate the electromechanical device 106 immediately or start the oscillating process of the piezoelectric oscillating crystal when the clock 100 was put into operation again.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Uhr 100 bereitgestellt, die genau so präzise wie eine Quarzuhr ist und gleichzeitig wie eine Automatikuhr angetrieben wird. Mit anderen Worten ist die Uhr 100 eine Hybriduhr, bei der die Steuerung der Taktung mittels der Schwingfrequenz des piezoelektrischen Schwingkristalls erfolgt und das Antreiben des Zahnradwerks 104 durch eine Antriebsfeder stattfindet. Aufgrund des Akkus, der die mit Strom funktionierenden Komponenten der Uhr 100 entsprechend versorgt und durch die Energy-Harvesting- Vorrichtung 120 aufladbar ist, weist die Uhr 100 ferner eine hohe Gangreserve auf. The present invention provides a timepiece 100 that is as precise as a quartz timepiece while being driven like an automatic timepiece. In other words, the watch 100 is a hybrid watch in which the timing is controlled by the oscillation frequency of the piezoelectric vibrating crystal and the gear train 104 is driven by a drive spring. Due to the rechargeable battery, which accordingly supplies the components of the clock 100 that function with electricity and can be charged by the energy harvesting device 120, the clock 100 also has a high power reserve.
Figur 4 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.Figure 4 relates to a clock 100 according to a second embodiment of the invention.
Die Uhr 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Uhr 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Ausbildung der Taktgeberanordnung 10, insbesondere durch die Ausbildung des Taktgebers 1. The clock 100 according to the second exemplary embodiment differs from the clock 100 according to the first exemplary embodiment in the design of the clock generator arrangement 10, in particular in the design of the clock generator 1.
Der Taktgeber 1 ist in der Uhr 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel als ein Schwingsystem ausgebildet, welches einen Lichtwellenleiter 126, einen Lichtsender 124 zum Einspeisen eines getakteten Lichtsignals in den Lichtwellenleiter 126 und einen Lichtempfänger 125 zum Empfangen des Lichtsignals und zum Erzeugen eines elektrischen Signals umfasst. Der Lichtsender 124 ist über den Lichtwellenleiter 126 mit dem Lichtempfänger 125 verbunden. Clock generator 1 is designed in clock 100 according to the second exemplary embodiment as an oscillating system, which comprises an optical fiber 126, an optical transmitter 124 for feeding a clocked optical signal into optical optical fiber 126, and an optical receiver 125 for receiving the optical signal and for generating an electrical signal. The light transmitter 124 is connected to the light receiver 125 via the optical waveguide 126 .
Die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung 116 ist eingerichtet, ein Nutzsignal, mittels des die Uhr 100 getaktet werden kann, basierend auf einer Frequenz des elektrischen Signals zu erzeugen. The electronic useful signal generating device 116 is set up to generate a useful signal, by means of which the clock 100 can be clocked, based on a frequency of the electrical signal.
Der Lichtsender 124, der insbesondere als Halbleiterlaser ausgebildet ist, ist insbesondere eingerichtet, einen Lichtpuls (getaktetes Lichtsignal) durch den Lichtwellenleiter 126 zu schicken. Der Lichtempfänger 125 ist dabei eingerichtet, den Lichtimpuls zu empfangen und diesen in einen Stromimpuls (elektrisches Signal) umzuwandeln. Ferner umfasst das Schwingsystem einen (elektrischen) Verstärker 127 und eine Signalkonditionierungsvorrichtung 128 auf. Der Verstärker 127 ist zwischen dem LichtsenderThe light emitter 124, which is designed in particular as a semiconductor laser, is set up in particular to send a light pulse (clocked light signal) through the optical waveguide 126. The light receiver 125 is set up to receive the light pulse and convert it into a current pulse (electrical signal). The oscillating system also includes an (electrical) amplifier 127 and a signal conditioning device 128 . The amplifier 127 is between the light emitter
124 und dem Lichtempfänger 125 angeordnet und eingerichtet, den durch den Lichtempfänger124 and the light receiver 125 arranged and set up by the light receiver
125 erzeugten Stromimpuls zu verstärken. Die Signalkonditionierungsvorrichtung 128 ist zwischen dem Lichtsender 124 und dem Verstärker 127 angeordnet und eingerichtet, den Stromimpuls aufzubereiten und an den Lichtsender 124 zu schicken. 125 amplify current pulse generated. The signal conditioning device 128 is arranged between the light transmitter 124 and the amplifier 127 and set up to process the current pulse and send it to the light transmitter 124 .
Es ist Figur 4 zu entnehmen, dass durch den Lichtsender 124, den Lichtwellenleiter 126, den Lichtempfänger 125, den Verstärker 127 und die Signalkonditionierungsvorrichtung 128 ein Kreislauf gebildet ist, der dem Taktgeber 1 der Uhr 100 entspricht. It can be seen from FIG. 4 that the optical transmitter 124, the optical waveguide 126, the optical receiver 125, the amplifier 127 and the signal conditioning device 128 form a circuit which corresponds to the clock generator 1 of the clock 100.
Zum Erzeugen der Schwingfrequenz des Taktgebers 1 wird zunächst vom Lichtsender 124 ein Lichtimpuls durch den Lichtwellenleiter 126 geschickt. Aufgrund der Länge des Lichtwellenleiters 126 benötigt der Lichtimpuls, der in Richtung vom Lichtsender 124 zum Lichtempfänger 125 reist, eine bestimmte Zeitdauer, bis er am Lichtempfänger 125 ankommt. Mit anderen Worten ist diese Zeitdauer durch die vorbestimmte Länge des LichtwellenleitersTo generate the oscillation frequency of the clock generator 1, a light pulse is first sent through the optical waveguide 126 by the light transmitter 124. Due to the length of the optical waveguide 126, the light pulse that travels in the direction from the light transmitter 124 to the light receiver 125 requires a certain period of time before it arrives at the light receiver 125. In other words, this period of time is limited by the predetermined length of the optical waveguide
126 vorgegeben. Vom Lichtempfänger 125 wird der Lichtimpuls in einen Stromimpuls umgewandelt und an den Verstärker 127 weitergeschickt. Der Verstärker verstärkt den Stromimpuls und schickt ihn weiter an die Signalkonditionierungsvorrichtung 128. Dort wird der Stromimpuls aufbereitet und wird an den Lichtsender 124 weitergereicht. Von dort wird ein neuer Lichtimpuls in den Lichtwellenleiter 126 geschickt. 126 default. The light pulse is converted into a current pulse by the light receiver 125 and sent on to the amplifier 127 . The amplifier amplifies the current pulse and sends it on to the signal conditioning device 128. The current pulse is processed there and is passed on to the light transmitter 124. From there, a new light pulse is sent into the optical waveguide 126.
Dieser Vorgang wiederholt sich pro Sekunde eine gewisse Anzahl von Malen. Die Anzahl der Wiederholungen pro Sekunde wird durch die Länge des Lichtwellenleiters 126 bestimmt. Bei einer Länge von ca. 20 m wiederholt sich der Vorgang pro Sekunde 10 Millionen Mal. Somit entsteht eine Schwingfrequenz des Taktgebers 1 von 10 MHz, welche zwischen der Signalkonditionierungsvorrichtung 128 und dem Lichtsender 124 abgegriffen werden kann.This process is repeated a certain number of times per second. The number of repetitions per second is determined by the length of the optical fiber 126 . With a length of approx. 20 m, the process is repeated 10 million times per second. This results in an oscillation frequency of clock generator 1 of 10 MHz, which can be tapped off between signal conditioning device 128 and light transmitter 124 .
Zum Erzeugen des Nutzsignals, mittels des die Uhr 100 getaktet werden kann, kann das Signal mit der Schwingfrequenz an den Frequenzteiler 117 und/oder den Impulszähler 119 weitergeleitet werden. Dort wird die Schwingfrequenz auf die Frequenz des erwünschten Nutzsignals heruntergebrochen, z.B. auf 1 Hz oder 8 Hz. Die Frequenz des Nutzsignals wird nun an die Ausgabevorrichtung 118 weitergereicht. Dort wird ein starkes Nutzsignal ausgegeben, welches die elektromechanische Vorrichtung 106, insbesondere den Magnetkern 107, anregt, eine Bewegung zu tätigen. Diese Bewegung des Magnetkerns 107 bewegt das Hemmstück 110 der Hemmung 105 und taktet somit das Zahnradwerk 104 der Uhr 100. Die Energie für den Antrieb des Zahnradwerkes 104 bezieht das Hemmungsrad 109 der Hemmung 105 durch die Antriebsfeder (Antriebsvorrichtung 101), welche wiederum durch die Aufzugvorrichtung 121 aufgezogen wird. Somit wird das Zahnradwerk 104 der Uhr 100 durch die Antriebsfeder angetrieben, aber durch die Schwingfrequenz des als Schwingsystem ausgebildeten Taktgebers 1 zeitlich getaktet.In order to generate the useful signal, by means of which the clock 100 can be clocked, the signal with the oscillation frequency can be forwarded to the frequency divider 117 and/or the pulse counter 119. There the oscillating frequency is broken down to the frequency of the desired useful signal, for example to 1 Hz or 8 Hz. A strong useful signal is output there, which stimulates the electromechanical device 106, in particular the magnetic core 107, to make a movement. This movement of the magnetic core 107 moves the escapement piece 110 of the escapement 105 and thus clocks the gear train 104 of the watch 100. The energy for driving the gear train 104 is obtained by the escapement wheel 109 of the escapement 105 through the drive spring (drive device 101), which in turn is supplied by the winding device 121 is raised. Thus, the gear train 104 of the clock 100 is driven by the drive spring, but clocked in time by the oscillating frequency of the clock generator 1 designed as an oscillating system.
Damit hat die Uhr 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Präzision des oben beschriebenen lichtbetriebenen Schwingsystems, ist aber dennoch eine Uhr mit mechanischem Uhrwerk. Der Strom für die Taktgeberanordnung 10, deren Komponenten zuständig für die Erzeugung der Schwingfrequenz, die Erzeugung des Nutzsignals basierend auf der Schwingfrequenz und das Betätigen der Hemmung 105 mittels des Nutzsignals sind, liefert der Akku, der von der Energy-Harvesting-Vorrichtung 120 aufgeladen wird. Thus, the timepiece 100 according to the second embodiment has the precision of the light-powered oscillating system described above, but is still a timepiece with a mechanical movement. The power for the clock generator arrangement 10, the components of which are responsible for generating the oscillation frequency, generating the useful signal based on the oscillation frequency and actuating the inhibition 105 by means of the useful signal, is supplied by the rechargeable battery, which is charged by the energy harvesting device 120 .
Figuren 5 und 6 beziehen sich auf eine Uhr 100 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figures 5 and 6 relate to a clock 100 according to a third embodiment of the invention.
Die Uhr 100 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Uhr 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die elektromechanische Vorrichtung 106 bei der Uhr 100 gemäß dem dritten Ausführungsbespiel direkt getaktet in das Zahnradwerk 104 eingreift. Mit anderen Worten ist bei der Uhr 100 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel keine Hemmung vorgesehen. Das heißt, dass die Taktgeberanordnung 10 die Kombination aus einer üblichen Unruh und einer üblichen Hemmung einer üblichen mechanischen Uhr ersetzt. The clock 100 according to the third exemplary embodiment differs from the clock 100 according to the first exemplary embodiment in that the electromechanical device 106 in the clock 100 according to the third exemplary embodiment engages directly in the gear train 104 in a clocked manner. In other words, no escapement is provided in the timepiece 100 according to the third embodiment. That is, the clock assembly 10 replaces the combination of a conventional balance wheel and escapement of a conventional mechanical timepiece.
Insbesondere greift die elektromechanische Vorrichtung direkt in hemmender Weise in das Zahnradwerk 104 ein, um das Zahnradwerk 104 abwechselnd zum Stillstand zu bringen und wieder freizugeben. In particular, the electromechanical device directly engages the gear train 104 in a restraining manner to alternately stall and release the gear train 104 .
Die elektromechanische Vorrichtung 106 ist auch bei der Uhr 100 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel als Aktor ausgebildet, der einen Magnetanker 107 und eine Magnetspule 108 umfasst. The electromechanical device 106 is also designed as an actuator in the clock 100 according to the third exemplary embodiment, which comprises a magnetic armature 107 and a magnetic coil 108 .
Somit greift dabei der Magnetanker 107 direkt getaktet in das Zahnradwerk 104 ein. The magnet armature 107 thus engages directly in the gear train 104 in a clocked manner.
Es ist allerdings auch möglich, dass die elektromechanische Vorrichtung 106 als Schrittmotor ausgebildet ist, der direkt getaktet in das Zahnradwerk 104 eingreift. However, it is also possible for the electromechanical device 106 to be in the form of a stepping motor which engages in the gear train 104 in a directly clocked manner.
Bis auf die beschriebenen Besonderheiten der Uhr 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht deren Funktionsweise grundsätzlich derjenigen der Uhr 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei kontrolliert die elektromechanische Vorrichtung 106 allerdings keine Hemmung, sondern direkt das Zahnradwerk 104, welches somit getaktet wird. Except for the described special features of the clock 100 according to this exemplary embodiment, its functioning basically corresponds to that of the clock 100 according to the first exemplary embodiment. In this case, however, the electromechanical device 106 does not control an escapement, but directly the gear train 104, which is thus clocked.
Figur 7 bezieht sich auf eine Uhr 100 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Uhr 100 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Uhr 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die elektromechanische Vorrichtung 106 bei der Uhr 100 gemäß dem vierten Ausführungsbespiel direkt getaktet in das Zahnradwerk 104 eingreift. Das heißt, dass, wie bei der Uhr 100 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, die Taktgeberanordnung 10 hier die Kombination aus einer üblichen Unruh und einer üblichen Hemmung einer mechanischen Uhr ersetzt. FIG. 7 relates to a watch 100 according to a fourth exemplary embodiment of the invention. The clock 100 according to the fourth exemplary embodiment differs from the clock 100 according to the second exemplary embodiment in that the electromechanical device 106 in the clock 100 according to the fourth exemplary embodiment engages in the gear train 104 in a directly clocked manner. This means that, as with the clock 100 according to the third exemplary embodiment, the clock arrangement 10 here replaces the combination of a conventional balance wheel and a conventional escapement of a mechanical watch.
Die elektromechanische Vorrichtung 106 ist auch bei der Uhr 100 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel als Aktor ausgebildet, der einen Magnetanker 107 und eine Magnetspule 108 umfasst. Somit greift der Magnetanker 107 getaktet direkt in das Zahnradwerk 104. Alternativ kann die elektromechanische Vorrichtung 106 als Schrittmotor ausgebildet sein, der dann direkt getaktet in das Zahnradwerk 104 eingreift. The electromechanical device 106 is also designed as an actuator in the clock 100 according to the fourth exemplary embodiment, which comprises a magnet armature 107 and a magnet coil 108 . Magnet armature 107 thus engages clocked directly in gear train 104. Alternatively, electromechanical device 106 can be designed as a stepping motor, which then engages clocked directly in gear train 104.
Bis auf die beschriebenen Besonderheiten der Uhr 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht deren Funktionsweise derjenigen der Uhr 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Dabei kontrolliert die elektromechanische Vorrichtung 106 allerdings keine Hemmung, sondern direkt das Zahnradwerk 104, welches somit getaktet wird. Except for the described special features of the clock 100 according to this exemplary embodiment, its functioning corresponds to that of the clock 100 according to the second exemplary embodiment. In this case, however, the electromechanical device 106 does not control an escapement, but directly the gear train 104, which is thus clocked.
Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Fig. 1 bis 7 Bezug genommen. In addition to the above written description of the invention, explicit reference is hereby made to the graphic representation of the invention in FIGS. 1 to 7 for its supplementary disclosure.
Bezugszeichenliste Reference List
I Taktgeber I clock
10 Taktgeberanordnung 10 clock arrangement
I I Uhrgehäuse II watch case
12 Zifferblatt 12 dial
13 Zeiger 13 hands
14 Anschluss 14 connection
15 Uhrglas 15 watch glass
16 Armband 16 bracelet
100 Uhr 100 o'clock
101 Antriebsvorrichtung 101 drive device
102 Uhranzeigevorrichtung 102 clock display device
103 Stromversorgungsvorrichtung 103 power supply device
104 Zahnrad werk 104 gear factory
105 Hemmung 105 escapement
106 elektromechanische Vorrichtung 106 electromechanical device
107 Magnetkern 107 magnetic core
108 Magnetspule 108 Solenoid
109 Hemmungsrad 109 escape wheel
110 Hemmstück 110 checker
115 Oszillatorschaltung 115 oscillator circuit
116 elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung116 electronic useful signal generating device
117 Frequenzteiler 117 frequency dividers
118 Ausgabevorrichtung 118 dispenser
119 Impulszähler 119 pulse counter
120 Energy-Harvesting-Vorrichtung 120 Energy Harvesting Device
121 Aufzugvorrichtung 121 Elevator Device
122 Ladezustandmessvorrichtung 122 state of charge measuring device
123 Steuereinheit 123 control unit
124 Lichtsender 124 light transmitters
125 Lichtempfänger 125 light receivers
126 Lichtwellenleiter 126 fiber optic cables
127 Verstärker 127 amplifiers
128 Signalkonditionierungsvorrichtung 128 signal conditioning device

Claims

Ansprüche Expectations
1. Uhr (100), umfassend: 1. Clock (100), comprising:
. eine Taktgeberanordnung (10) mit einem Taktgeber (1), einer elektronischen Nutzsignalerzeugungsvorrichtung (116) und einer elektromechanischen Vorrichtung (106), . a clock generator arrangement (10) with a clock generator (1), an electronic useful signal generation device (116) and an electromechanical device (106),
. ein Zahnradwerk (104), . a gear train (104),
. eine Antriebsvorrichtung (101) zum Antreiben des Zahnradwerks (104), und . eine Uhranzeigevorrichtung (102), die mit dem Zahnradwerk (104) verbunden ist, wobei: . a driving device (101) for driving the gear train (104), and . a clock display device (102) connected to the gear train (104), wherein:
. der Taktgeber (1) eine vorbestimmte Schwingfrequenz aufweist, . the clock generator (1) has a predetermined oscillation frequency,
. die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung (116) eingerichtet ist, ein Nutzsignal basierend auf der Schwingfrequenz des Taktgebers (1) zu erzeugen,. the electronic useful signal generation device (116) is set up to generate a useful signal based on the oscillation frequency of the clock generator (1),
. die elektromechanische Vorrichtung (106) mittels des durch die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung (116) erzeugten Nutzsignals bewegbar ist, wodurch die elektromechanische Vorrichtung (106) direkt oder mittelbar getaktet in das Zahnradwerk (104) eingreift, und . the electromechanical device (106) can be moved by means of the useful signal generated by the electronic useful signal generating device (116), as a result of which the electromechanical device (106) engages in the gear train (104) directly or indirectly in a clocked manner, and
. die Uhranzeigevorrichtung (102) durch das Zahnradwerk (104) bewegbar ist. . the clock display device (102) is movable by the gear train (104).
2. Uhr nach Anspruch 1, wobei die elektromechanische Vorrichtung (106) mittelbar in das Zahnradwerk (104) eingreift, wozu die Uhr (100) eine Hemmung (105) umfasst, die mit dem Zahnradwerk (104) im Eingriff steht und mit der elektromechanische Vorrichtung antreibbar ist. 2. Watch according to claim 1, wherein the electromechanical device (106) engages indirectly in the gear train (104), for which purpose the watch (100) comprises an escapement (105) which is in engagement with the gear train (104) and with the electromechanical Device can be driven.
3. Uhr nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die elektromechanische Vorrichtung (106) als Aktor ausgebildet ist. 3. Clock according to one of the preceding claims, wherein the electromechanical device (106) is designed as an actuator.
4. Uhr nach Anspruch 3, wobei der Aktor einen Magnetanker (107) und eine Magnetspule (108) aufweist, die eingerichtet ist, den Magnetanker (107) mittels des Nutzsignals zu bewegen. 4. Clock according to claim 3, wherein the actuator has a magnet armature (107) and a magnet coil (108) which is set up to move the magnet armature (107) by means of the useful signal.
5. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektromechanische Vorrichtung (106) als Schrittmotor ausgebildet ist. 5. Clock according to one of claims 1 to 3, wherein the electromechanical device (106) is designed as a stepping motor.
6. Uhr nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Taktgeber (1) als piezoelektrischer Schwingkristall ausgebildet ist, vorzugsweise: wobei der piezoelektrische Schwingkristall in der Form eines Gabelschwingers ausgebildet ist, und/oder wobei der piezoelektrische Schwingkristall eine Länge, eine Breite und eine Höhe jeweils von mindestens 1 mm, bevorzugt von mindestens 1,5 mm, aufweist und/oder wobei der piezoelektrische Schwingkristall quaderförmig ausgebildet ist. 6. Clock according to one of the preceding claims, wherein the clock generator (1) is designed as a piezoelectric oscillating crystal, preferably: wherein the piezoelectric oscillating crystal is designed in the form of a fork oscillator, and/or wherein the piezoelectric oscillating crystal has a length, a width and a height of at least 1 mm, preferably at least 1.5 mm, and/or wherein the piezoelectric oscillating crystal is cuboid.
7. Uhr nach Anspruch 6, wobei der piezoelektrische Schwingkristall ein Quarz- Schwingkristall oder ein Turmalin-Schwingkristall ist. The timepiece according to claim 6, wherein the piezoelectric crystal is a quartz crystal or a tourmaline crystal.
8. Uhr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Taktgeber (1) als Schwingsystem ausgebildet ist, welches einen Lichtwellenleiter (126), einen Lichtsender (124) zum Einspeisen eines getakteten Lichtsignals in den Lichtwellenleiter (126) und einen Lichtempfänger (125) zum Empfangen des Lichtsignals und zum Erzeugen eines elektrischen Signals basierend auf dem empfangenen Lichtsignal umfasst, wobei die elektronische Nutzsignalerzeugungsvorrichtung (116) eingerichtet ist, das Nutzsignal basierend auf einer Frequenz des elektrischen Signals zu erzeugen.. 8. Clock according to one of Claims 1 to 5, in which the clock generator (1) is designed as an oscillating system which has an optical waveguide (126), an optical transmitter (124) for feeding a clocked optical signal into the optical waveguide (126) and an optical receiver (125 ) for receiving the light signal and for generating an electrical signal based on the received light signal, wherein the electronic useful signal generating device (116) is set up to generate the useful signal based on a frequency of the electrical signal..
9. Uhr nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die elektronische9. Clock according to one of the preceding claims, wherein the electronic
Nutzsignalerzeugungsvorrichtung (116) einen Frequenzteiler (117) und/oder einen Impulszähler (119) aufweist. Useful signal generating device (116) has a frequency divider (117) and/or a pulse counter (119).
10. Uhr nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine10. Clock according to one of the preceding claims, further comprising a
Stromversorgungsvorrichtung (103) zur Stromversorgung der elektronischen Taktgeberanordnung (10) mit elektrischer Energie, die als Akku ausgebildet ist, und insbesondere auch eine Energy-Harvesting-Vorrichtung, die eingerichtet ist, den Akku aufzuladen. Power supply device (103) for powering the electronic clock arrangement (10) with electrical energy, which is designed as a rechargeable battery, and in particular also an energy harvesting device that is set up to charge the rechargeable battery.
11. Uhr nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung (101) eine11. Clock according to one of the preceding claims, wherein the drive device (101) has a
Antriebsfeder umfasst und die elektromechanische Vorrichtung (106) eingerichtet ist, sich derart zu bewegen, dass bei abgelaufener Spannung der Antriebsfeder die elektromechanische Vorrichtung (106) das Zahnradwerk (104) antreibt. Includes drive spring and the electromechanical device (106) is set up to move such that when the voltage of the drive spring has expired, the electromechanical device (106) drives the gear train (104).
12. Uhr nach Anspruch 10 und 11, ferner umfassend eine Ladezustandmessvorrichtung (122), die eingerichtet ist, einen Ladezustand des Akkus zu messen, und eine Steuereinheit (123), die eingerichtet ist, eine Stromversorgung der elektromechanischen Vorrichtung (106) zu unterbrechen, wenn der Ladezustand des Akkus kleiner als ein vorbestimmter Ladezustandswert ist. 12. Watch according to claim 10 and 11, further comprising a state of charge measuring device (122), which is set up to measure a state of charge of the rechargeable battery, and a control unit (123), which is set up to interrupt a power supply of the electromechanical device (106), when the charge level of the battery is less than a predetermined charge level value.
13. Uhr nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Uhr eine Aufzugvorrichtung ausgebildet als Selbstaufzug und/oder Handaufzug aufweist. 13. Watch according to one of the preceding claims, wherein the watch has a winding device designed as a self-winding and/or manual winding.
14. Uhr nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Taktgeber eine Schwingfrequenz aufweist, die einen Wert beträgt, der nur die Zahl 8 oder nur die Zahl 8 und die Zahl 0 aufweist, wobei die Schwingfrequenz insbesondere 8888 Hz, 88888 Hz, 888888 Hz, 8888888 Hz, 8 kHz, 88 KHz, 888 KHz oder 8888 KHz beträgt. 14. Clock according to one of the preceding claims, wherein the clock generator has an oscillation frequency which is a value which is only the number 8 or only the number 8 and the number 0 has, the oscillation frequency being in particular 8888 Hz, 88888 Hz, 888888 Hz, 8888888 Hz, 8 kHz, 88 kHz, 888 kHz or 8888 kHz.
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