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Vorrichtung zum Halten eines piezoelektrischen Schwingkristalls und
Werkzeug zum Einbringen des Schwingkristalls in die Haltevorrichtung Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Halten eines piezoelektrischen Schwingkristalls in
Rillen von Haltebacken am Rand des Kristalls.
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Die Halterung und der Schutz von Schwingkristallen und die Aufrechterhaltung
der Frequenzstabilität sind seit langem ein technisches Problem, und die vielen
bisherigen Anstrengungen in dieser Richtung haben sich, insbesondere für die hohen
Anforderungen bei der Verwendung für militärische Zwecke, als unzureichend erwiesen.
Bisher war es üblich, die Schwingkristalle zwischen Haltemitteln zu befestigen,
die die Kristalle an gegenüberliegenden Punkten ihrer Randflächen festklemmen. Im
allgemeinen werden nur zwei Halteglieder verwendet, da bei mehreren Halteklemmen
der Dämpfungsgrad größer ist. Die bekannten gegenüberliegenden Halteklemmen haben
sich auch deshalb als unzulänglich erwiesen, weil sie eine gewisse Verwindungskraft
auf den Schwingkristall auszuüben versuchen, so daß sich derselbe innerhalb der
Klemmung geringfügig bewegt und dadurch Frequenzveränderungen und andere ungünstige
elektrische Erscheinungen verursacht.
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Es ist bereits ein Halter für piezoelektrische Schwingquarze von bikonvexer
Linsenform bekannt. Der Halter umfaßt klauenfö-rmig den Ouarzrand von beiden Seiten
und liegt an den neutralen, nicht schwingenden Teilen der Linsenflächen auf. Das
Einbringen eines Kristalls in einen solchen Halter bereitet jedoch Schwierigkeiten
und verursacht leicht Beschädigungen des Kristalls.
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Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Halterungsvorrichtung
für piezoelektrische Kristalle, die so ausgestaltet ist, daß die erwähnten nachteiligen
Wirkungen der bekannten Anordnungen weitgehend vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Haltebacken an einer Platte
aus elastisch deformierbarem Material befestigt bzw. mit der Platte zu einem Bauteil
vereinigt sind. Eine oder beide Haltebacken weisen Bohrungen zur Aufnahme von Anschlußkontaktstiften
auf. Die Haltebacken können aus elektrisch isolierendem Material bestehen. Wenn
die Haltebacken aus Metall bestehen, sind zu ihrer Isolierung gegenüber den Anschlußkontaktstiften
und gegenüber einer äußeren Metallkappe nicht elektrisch leitende Auskleidungen
vorgesehen.
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Weiter betrifft die Erfindung ein Werkzeug zum Einbringen eines piezoelektrischen
Schwingkristalls in die Haltevorrichtung nach der Erfindung, die aus einem Block
mit schwenkbaren Klauen und einer zwischen den Klauen befindlichen verstellbaren
Spindel besteht zum Spreizen des Gehäuses der Haltevorrichtung und zum Einsetzen
oder Herausnehmen des Schwingkristalls. In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beispielsweise dargestellt, es zeigt Fig.1 eine Vorderansicht der
Haltevorrichtung, teilweise im Vertikalschnitt, Fig.2 eine Seitenansicht des Halters
nach Fig. 1 ohne äußeres Gehäuse, Fig.3 eine abgeänderte Ausführungsform eines Kristallhalters,
teilweise im Vertikalschnitt, Fig. 4 eine weitere Ausführungsform, teilweise im
Vertikalschnitt, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Kristallhalters, Fig.
6 einen Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie in Fig.
5 in abgeänderte@r Form, Fig. 8 eine Ansicht eines Werkzeuges zur Deformierung der
Haltebacken und Fig. 9 und 10 einen Kristallhalter, der durch das in Fig. 8 dargestellte
Werkzeug verformt bzw. gespreizt ist, und den Kristallhalter mit einem eingesetzten
Kristall im betriebsfertigen Zustand.
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Fig. i und 2 stellen einen Kristallbefestigungsblock B dar.
Der Befestigungsblock B wird vorzugsweise aus elektrisch isolierendem Material
hergestellt. Er besteht aus elastischem Material, so daß der Block zwecks Aufnahme
des Schwingkristalls gespreizt oder auf andere Weise verformt werden kann, um danach
in seinen normalen Zustand zurückzukehren und das eingesetzte Schwingkristall in
betriebsfertiger
Schwinglage zu halten. Geeignete Materialien für
den Block B sind synthetische Kunststoffe.
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Der Kristall 12 wird zwischen den Haltebacken 11
in den Rillen
10 gehalten. Die Halterung nach Fig. 1 und 2 ist für einen runden Schwingkristall
üblichen Form gedacht, der auf den sich gegenüberliegenden Oberflächen Elektroden
14 aufweist, die sich jeweils an einer Seite bis über den Kristallrand erstrecken.
Leitungsdrähte 16 sind mit jeder Elektrode 14 und den Kontaktstiften 18 verbunden.
Die Kontaktstifte 18 erstrecken sich durch eine -Glasisolierung
20 in dem Bodenstück 22 und dienen als Steckkontakte. Eine Schutzkappe 24
deckt den Kristall und seine Anschlüsse ab.
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Die in Fig.3 dargestellte Kristallhalterung zeigt eine sehr einfache
und billige Halterung mit einem Block B für die Aufnahme eines rechteckigen oder
im wesentlichen quadratischen Schwingkristalls 26, dessen Ecken in der Rille
10 gehalten werden. Die Kontaktstifte 28 sitzen in den Haltebacken
30. Die inneren Enden der Kontaktstifte 28 sind durch Leitungsdrähte
32 mit den Elektroden 34 verbunden. Der Schutzdeckel 36 besteht
aus Kunststoff und gegebenenfalls aus demselben Material wie die den Kristall
26 tragenden Haltebacken 30. Der Rand des Schutzdeckels
36 kann mit der unteren Haltebacke 30
verkittet sein, um so einen staubdichten
Halter zu bilden.
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Die in Fig. 4 gezeigte Kristallhalterung ist der in den Fig. 1 und
2 dargestellten ähnlich und zeigt, wie ein größerer Schwingkristall 38 bei
gleicher Bauweise verwendet werden kann. Hier sitzen die Anschlußkontaktstifte 40,
die sich durch das Glasbodenstück 42 erstrecken, mit ihren inneren Enden in der
unteren Haltebacke 44, und die Leitungsdrähte 46 verbindenden mittleren Teil der
Stifte 44 mit den Elektroden 49 in der Nähe des Randes des Schwingkristalls 38.
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Die Fig. 5 bis 7 zeigen Blöcke B aus einem nichtleitenden, biegsamen
Material. Diese weisen ebenfalls Rillen 10 auf. Auch diese Blöcke können
auseinandergespreizt werden, um das Einbringen des Schwingkristalls zu erleichtern.
Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, verhältnismäßig dicke und nicht biegsame Haltebacken
50 vorzusehen, die mit Rillen 10 versehene, sich gegenüberliegende
Innenflächen aufweisen, und die von einer relativ dünnen Platte 52
aus elastisch
deformierbarem Material zu einem Ganzen verbunden werden. So können die Haltebacken
50 leicht auseinandergespreizt werden und danach wieder in ihre normale Lage
zurückkehren. Wie durch die abgesetzten Seitenwände 54 in Fig. 7 angedeutet wird,
ist es nicht unbedingt erforderlich, daß sich die Platte 52 über die ganze Breite
des Blocks B erstreckt.
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Wie die Fig. 5 zeigt, sind in der unteren Haltebacke 50 Bohrungen
56 vorgesehen, die die Anschlußkontaktstifte aufnehmen, welche wie bei den in Fig.
1 bis 4 gezeigten Anordnungen eine Anschlußmöglichkeit für den Block bilden. Die
Blöcke B können gegossen oder auf andere Weise aus einem Stücke hergestellt sein;
sie können aber auch aus zusammengekitteten oder -geklebten Einzelteilen bestehen.
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Die Rillen 10 und die Kante des Kristalls können so dimensioniert
sein, daß sich der Schwingkristall geringfügig von der Mittellage in jede Richtung
bewegen kann. Eine solche freie Anordnung gestattet dem Kristall, in hohen Schwingungsamplituden
zu schwingen. In manchen Fällen, wie z. B. bei höheren Frequenzen, ist es jedoch
wünschenswert, daß der Schwingkristall fest in den Rillen gehalten oder geklemmt
wird. Dies wird durch eine genaue Anpassung der Abmessungen des gerillten Bereiches
an den Rand des Kristalls erreicht. Für die meisten Zwecke ist die Länge des gerillten
Bereiches ohne Bedeutung. Bei einigen runden Kristallen sind jedoch durch Begrenzung
des gerillten Bereiches auf 60, bis 80,° des Gesamtbogens bessere Ergebnisse erzielt
worden.
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Der den freien Zugang zu sich gegenüberliegenden Randteilen des gestützten
Schwingkristalls gestattende gerillte Teilbogen, wie er in den verschiedenen Ausführungsformen
dargestellt ist, ist besonders vorteilhaft und ermöglicht es, für die elektrischen
Anschlüsse an die Elektrodenplatten feinen Draht zu verwenden, der nur einen sehr
leichten Druck auf den Schwingkristall ausübt. Dieser Druck reicht jedoch aus, um
ein Drehen des Schwingkristalls zu verhindern, da hierzu nur eine äußerst geringe
Haltekraft erforderlich ist.
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Zum Befestigen oder Einsetzen eines Kristalls in die Rillen
10 eines Blocks B hat sich insbesondere bei schneller Massenherstellung ein
Werkzeug der in Fig. 8 dargestellten Art als sehr brauchbar erwiesen. Das Werkzeug
bewirkt ein für das Einsetzen des Kristalls C ausreichendes Auseinanderspreizen
der gegenüberliegenden Haltebacken 11, 30, 44, 50 des Blocks B. Zu diesem Zweck
trägt der Teil 68 eine Schraubspindel70 mit einem Schaft, der ein gewölbtes
oberes Ende hat. Das Gewinde ist so bemessen, daß eine viertel bis halbe Drehung
der Spindel 70 mittels des Handgriffes 72 eine hinreichende vertikale Verlagerung
ergibt. Die biegsame Platte 52 des Blocks B ruht mit ihrer Mitte auf einer
auf dem Schaft der Spindel 70 sitzenden Halbbuchse 80. Diese Halbbuchse
80 wird durch eine Reihe von Stiften 74 am Drehen gehindert. Die gegenüberliegenden
Haltebacken 50 des Blocks B liegen jeweils unterhalb einer Klaue
76, die von gegenüberliegenden Seitenteilen des Unterteiles 68 getragen
werden. Die Klauen 76 sind an Achsen 78 schwenkbar befestigt, um entsprechend
dem nach außen wirkenden Druck der Haltebacken 50 nach aus--wärts beweglich
zu sein, wenn durch Drehen der Spindel 70 auf die Mitte der biegsamen Platte
52 ein Druck ausgeübt wird, so daß die Backen des Blocks B für das Einsetzen
des Kristalls C in die Rillen 10 auseinandergespreizt werden.
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Die Fig. 9 veranschaulicht die Wirkungsweise des beschriebenen Werkzeuges.
Durch den Aufwärtsdruck des Schaftes der Spindel 70 ist der Block B so verformt,
daß die Haltebacken zwecks Einsetzen des Schwingkristalls C in die Rillen
10 auseinandergespreizt sind.
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Die Fig. 10 zeigt die normale Lage des Blocks mit dem Kristall C nach
Absetzen des Werkzeuges.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt. So können z. B. die Blöcke B nicht, wie hier beschrieben, aus nichtleitendem
Material hergestellt sein, sondern aus elektrisch leitendem Material, z. B. Metall.
Nichtleitende Stoffe sind nur an den Stellen zu verwenden, an denen es notwendig
ist, z. B. in den Bohrungen zur Isolierung der Anschlußkontaktstifte und als Auskleidung
zur Isolierung des Blocks gegenüber der äußeren Metallkappe.