DE1523903C - Stimmgabelresonator, insbesondere fur elektrische Uhren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stimmgabelresonator andererseits aus Werkstoffen mit unterschiedlichen mit frei schwingenden Zinken, insbesondere für elek- Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sein; Es irische Uhren, welcher ausschließlich mit seinem Fuß kann von Vorteil sein, wenn auch die Massenausan einem ortsfesten Punkt befestigt ist und an des- 45 gleichsgewichte als Wandlerteile ausgebildet sind, sen Zinken je Bin der Aufrebhterh' altiihg der Schwin- wenn also insgesamt vier W-aüälerteile am Resonator gung dienendes Wäiidlerteii angeordnet ist, sitzeii.

Um mit einem Hemmungssystem arbeitende Uhr- Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes'

werke unempfindlich gegen Vibrationen und Stöße der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und zu machen, ist in der USA.-Patentschrift 2 679 722 50 werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
bereits vorgeschlagen worden, den Schwerpunkt des F i g. 1 eine Ansicht einer ersten Ausführungs-

Hemmungssystems auf die virtuelle Drehachse zu Ie- form eines Stimmgabelresonators für Uhren,
gen. Dabei sollte an einer einseitig eingespannten F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Hälfte

Blättfeder das im wesentlichen rahmenförrnig äüsge- des Stimingäbelresöriätörs gemäß F i g. 1 während bildete Hemmungsglied befestigt sein. Da es sich je- 55 der Schwingbewegungi

doch herausgestellt hat, daß sich hierbei im Falle F i g. 3 und 4 jeweils eine Ansicht von zwei weite-

eines Stoßes das Hemmungsglied parallel zu sich ren Ausführungsförmen eiriSs Stimmgabelresonators, selbst geradlinig verschiebt, ist in Weiterbildung die- F i g. 5 eine Seitenansicht des Stimmgabelresona-

ser bekannten Uhr angeregt worden (USA.-Patent- tors gemäß F i g. 4 und

schrift 2750730), zusätzliche seitliche Lagerzapfen 60 Fig. 6 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsan der Drehachse anzubringen, die jedoch die freie form eines Stimmgabelresonators.
Schwingung stören; Positionsfehler der Uhr können Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Stimmgabelreso-

auf diese Weise nicht vermieden werden. nator besteht aus einer Stimmgabel mit zwei biegsa-

Bei bekannten elektrischen Uhren ist der konven- men, einander parallelen Zinken 10, die durch ein tionelle Schwingungserzeuger mit Unruh und Unruh- 65 starres Mittelteil 11 miteinander verbunden sind, feder durch einen elektromechanischen Oszillator welches einen Lappen 12 zur Befestigung der Stimmeines anderen Typs, insbesondere mit einem Stimm- gabel an ihrer Halterung aufweist. Die beiden Zinken gabelresonator, ersetzt. Dabei ist nach der deutschen 10 können in Richtung des Pfeils 20 schwingen.

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An ihrem freien Ende tragen die Zinken 10 je- die ebenfalls durch Hartlöten oder Kleben miteinan-

weils einen zu den Zinken parallelen starren Arm 13. der verbunden sind, übereinanderliegen in zwei ge-

Die Zinken 10 tragen an ihrem freien Ende 14 je ein trennten parallelen Ebenen, wodurch der Platzbedarf

Wandlerteil 30 eines zur Aufrechterhaltung der des Resonators verringert wird.

Schwingungen des Resonators vorgesehenen elektro- 5 In der Ausführungsform nach F i g. 6 werden die

dynamischen Transduktors. An den den Wandlertei- Zinken 10 von zwei biegsamen Stäben gebildet, die

len 30 abgewandten Enden 15 der starren Arme 13 in einen gemeinsamen Halter 11 eingesetzt sind, und

sitzen Massenausgleichsgewichte 40. Die Wandler- die starren Arme 13 sind mit den Enden der Zinken

teile 30 und die Ausgleichsgewichte 40 sind mittels 10 mittels Niete 14' vernietet. Die Ausgleichsge-

Hartlöten oder Aufklebens an den Zinken 10 bzw. io wichte 40 an den Armen 13 sind mit diesen einstük-

an den Armen 13 befestigt. kig hergestellt.

Damit die Frequenz des Resonators unempfind- Bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsbeilich gegen Lageveränderungen im Schwerefeld bleibt, spielen kann durch zweckmäßige Dimensionierung d. h. zur Ausschaltung eines Positionsfehlers, ist die der Elemente des Transduktors und der Ausgleichs-Anordnung so getroffen, daß für jeden der beider- 15 gewichte leicht eine Frequenz erzielt werden, die nieseits der Symmetrieachse Y-Y des Resonators liegen- driger als 1000. Hz ist.

den Teil der Schwerpunkt der schwingenden Hälfte Der Energieverlust in der Halterung des Resonamit deren Schwingungszentrum zusammenfällt. Dies tors wird in bekannter Weise dadurch gering gehalwird mathematisch durch die Beziehung F₁X₁+ ten, daß die Montage der Halterung im Schwingungs- F₂X₂ = 0 ausgedrückt; die Kräfte sind dabei den 20 knoten des Resonators vorgesehen ist. Der Tempera-Massen und die Amplituden den Entfernungen zwi- tureinfluß auf die Resonatorfrequenz ist von dec. sehen den Massen und dem Schwingungszentrum Wahl der verwendeten Legierungen abhängig. Er proportional. Diese Gleichung gilt, welche Orientie- - kann durch richtige Auswahl der Legierungen verrinrung der Resonator hinsichtlich des Schwerefeldes gert werden. Wenn die Zinken IQ^und die starren auch immer haben mag, wobei F₂ die auf das Wand- 25 Arme 13 des Resonators getrennt ausgebildet und !erteil 30 wirkende Komponente der Schwerkraft m₂ g aneinander angesetzt sind (Ausführungsform nach senkrecht zur Zinke 10 an ihrem freien, den starren F i g. 3 bis 6), kann ein äußerst genauer Ausgleich Arm tragenden Ende, x₂ die Ausschlagweite des dadurch erzielt werden, daß die für die Zinken 10 Teils 30, F₁ die auf das Ausgleichsgewicht 40 wir- und die starren Arme 13 verwendeten Werkstoffe kende, zu der Zinke 10 (wiederum an ihrem freien 30 unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten Ende) senkrechte Komponente der Schwerkraft Tn₁ g aufweisen.

und X₁ die Ausschlagweite des Ausgleichsgewichts Was den Platzbedarf anbetrifft, so ist es im allge-

40 ist. (Die Masse der Zinke 10 und die des Arms 13 meinen vorteilhaft, den Flächenbedarf auf Kosten

sind mit Rücksicht auf die Klarheit der Beschreibung einer größeren Dicke zu reduzieren, wie es bei der

als vernachlässigbare Größen weggelassen worden.) 35 Ausführungsform nach F i g. 4 und 5 der Fall ist.

Das Produkt F₁ X₁ ist mit negativem Vorzeichen in Tatsächlich ist der Resonator nach dieser Ausfüh-

obige Beziehung einzusetzen, weil die Komponen- rungsform besonders schmal, ohne jedoch dabei zu

te F₁ die entgegengesetzte Richtung von X₁ hat, wäh- dick zu sein, denn die zusätzliche Dicke auf Grund

rend F₂ und X₂ gleiche Richtung haben und das Pro- der Übereinanderanordnung der Zinken 10 und der

duktF₂*₂ daher positiv ist. Wenn der Resonator so 40 starren Arme 13 übersteigt nicht die Höhe der

ausgebildet ist, daß er der Gleichung F₁ X₁ + Wandlerteile 30 des Transduktors.

F₂ x₂ = 0 entspricht, ist der Lagefehler gleich Null. Die Herstellung ist bei den Ausführungsformen

Bei den Ausführungsformen nach F i g. 3 bis 6 sind nach F i g. 3 bis 6, bei denen die starren Arme 13"an

das schwingende Teil jedes beschriebenen und darge- den Zinken 10 angesetzt sind, relativ einfach. Da es

stellten Stimmgabelresonators und dessen als Gegen- 45 möglich ist, diese beiden Teile unterschiedlich zu be-

gewichte vorgesehenen Teile getrennt ausgebildet handeln, können für die Herstellung, Bearbeitung,

und aneinander angesetzt. Wärmebehandlung usw. der Stimmgabel verhältnis-

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 sind an den mäßig teure, aber den höchsten Güteanforderungen

Enden der Zinken 10 des U-förmigen Resonators je- gerecht werdende Verfahren vorgesehen werden,

weils starre Arme 13 beispielsweise mittels Hartlö- 50 während die Arme 13 nach konventionellen und be-

tens oder Klebens befestigt. Die beiden Arme 13 sind sonders wirtschaftlichen Verfahren hergestellt wer-

an ihrem freien Ende mit je einem Ausgleichsgewicht den können.

40 versehen, das gleichfalls mittels Hartlötens oder Schließlich ist noch zu erwärmen, daß die Wand-

Klebens an der Innenseite des Arms 13 befestigt ist. lerteile 30 bei allen Ausführungsformen an Stelle der

Die Wandlerteile 30 des Transduktors, die denen der 55 Ausgleichsgewichte 40 an den freien Enden 15 der

ersten Ausführungsform entsprechen, sind an den starren Arme 13 angebracht werden können. In die-

Enden der Zinken 10 und der Arme 13 aufgelötet sem Falle würden die Zinken 10 an ihren freien En-

oder aufgeklebt. Die Zinken 10 und die Arme 13 lie- den 14 Ausgleichsgewichte 40 tragen. Ebenso kön-

gen in ein und derselben Ebene. nen auch vier Wandlerteile 30 an den freien Enden

Die Ausführungsform nach F i g. 4 und 5 unter- 60 14, 15 der Zinken 10 bzw. der starren Arme 13 anscheidet sich von der nach F i g. 3 hauptsächlich da- geordnet werden, wobei der angegebene Gleichgedurch, daß die Zinken 10 und die starren Anne 13, wichtszustand gewahrt bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

I 523 903 1 2 Auslegeschrift lCÖ3 4i7 an den Zinken der Stimm- Patentansprüche: gabel Je .ein der. Auf rechterhaltung der Schwingung dienendes Waridierteii angeordnet. Mit derartigen

1. Stimmgabelresonator mit frei schwingenden Resonatoren lassen sich erheblich höhere Gangge-Zinken, insbesondere für elektrische Uhren, wel- 5 nauigkeiten erzielen als mit mechanischen Uhren. Da eher ausschließlich mit seinem Fuß an einem es jedoch erwünscht ist, daß ihre Frequenz unter ortsfesten Punkt befestigt ist und an dessen Zin- 1000 Hz liegt, damit die weitere Teilung dieser Freken je ein der Aufrechterhaltung der Schwingung quenz mit einfachen mechanischen Mitteln durchdienendes Wandlerteil angeordnet ist, da- führbar ist, müssen die Wandlerteile eine genügend durch gekennzeichnet, daß an den io große Masse besitzen. Hierdurch wird zwar eine niefreien Enden (14) der Zinken (10) der Stimmga- drige Frequenz des Oszillators erreicht, der Massenbel starre Arme (13) sitzen, die an ihren einen sehwerpurikt des Resonators verlagert sich jedoch in-Enden die Wändlerteile (30) und an inr£ri eilige- folge, dieser Mäßnähme sehr stark, so daß das gengesetzten Enden (15) _ Massenausgleichsge- schwingende System schwerefeldabhängig ist und je wichte (40) trägen, und daß die Arhie (13) und 15 nach Lage im Schwerefeld seine Frequenz ändert.

die Ausgleichsgewichte (40) derart dimensioniert Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; einen sind, daß der Schwerpunkt jeder schwingenden Stimmgabelresonator der eingangs genannten Art anHälfte des Resonators nut derer! Schwirigungsi zugeben, der trotz der erforderlichen zusätzlichen Zentrum zusammenfällt. . . frequenzvermindernden Massen unempfindlich gegen

2. Stimmgabelresonator nach Anspruch 1, da- 20 Lageveränderungen im Schwerefeld ist.

durch gekennzeichnet, daß die Zinken (10) und Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-,

die starren Arme (13) in einer gemeinsamen löst, daß an den freien Enden der Zinken der Stirnnr-"

Ebene liegen. _ gabel.starre Arme sitzen^ die an ihren einen Enden

3. Stimmgabelresonator nach Anspruch 1, da- die Wandlerteile und äh ihren entgegengesetzten Endurch gekennzeichnet, daß die Zinken (10) und 25 den Massenausgleichsgewichte tragen, und daß die die starren Arme (13) in zwei getrennten, zuein- Arme und die Ausgleichsgewichte derart 'dimensioander parallelen Ebenen liegen. niert sind, daß der Sehwerpurikt jeder schwingenden

4. Stimmgabelresonator nach Anspruch 1,2 Hälfte des Resonators mit deren Schwingüngszen- oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinken tfum zusammenfällt.

(10) einerseits und die starren Arme (13) an- 30 Es^- hat sich in der Praxis gezeigt, daß der bei etwa dererseits aus Werkstoffen mit unterschiedlichen 7 Sekunden pro Tag liegende Positionsfehler des beWärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sind. kannten Stirnmgabelresonatörs jiuf diese Weise auf

5. Stimmgabelresonator nach einem der An- geringe Bruchteile einer Sekunde gesenkt werden Sprüche 1 bis '4; dadurch gekennzeichnet; daß kann. . .

auch die Massenausgleichsgewichte als Wandler- 35 Besonders vorteilhaft für die Herstellung 3es Reteile ausgebildet sind. sonators ist es, wenn hierbei die Zinken der Stimmgabel und die starren Arme in einer gemeinsamen oder in zwei getrennten, zueinander parallelen Ebe-

nen liegen. Um den Temperatureinfluß auf die Reso-

40 natorfrequenz zu kompensieren, können vorteilhaftentfeise die Zinken einerseits und die starrer! Arme