DE2009379C3 - Piezoelektrischer Oszillator in Form einer Stimmgabel als Zeitnormal für zeithaltende Geräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betriff", einen piezoelektrischen Oszillutor in Form einer Stimmgabel, insbesondere Quarz-•timmgabel, als Zeitnormal für zeithaltende Geräte, bei Welcher die Gabelzinken zur Schwingungsanregung Elektroden tragen und bei welcher zur mechanischen Entkopplung der Stimmgabel vom Gabelträger wenigstens ein elastisches Entkopplungsglied zwischen Gafcelfuß und Gabelträger angeordnet ist.

Ls ist eine Stimmgabel der genannten Art aus Quarzkristall bekannt (»Jahrbuch der deutschen Gesellschaft für Chronometrie c. V.«, 1954, S. 29 bis 34), die durch tine oder mehrere Spiralfedern aufgehängt ist, die gleichzeitig zur Stromzuführung dienen. Mit dieser be-Kannten Stimmgabel wird zwar gegenüber den fest in einer Tragplatte befestigten Stimmgabeln eine Verbesterung der Frequenzkonstanz und bezüglich des Wirkungsgrades erreicht, jedoch lassen diese Verbesserungen noch zu wünschen übrig, und zwar insbesondere dann, wenn Stimmgabeln besonders geringer Größe verwendet werden sollen, wie sie fur tragbare Kleinuh· ren verwendet werden müssen,
Quarze in Stimmgabelform haben gegenüber Quarz-

Milben grundsätzlich verschiedene Vorteile So kann die Quarzslimmgabel bei gleicher Frequenz kurzer gehalten werden, und es isl die Aufhängung weniger kri lisch und die Stoßsicherheil höher. Auch lassen sich nöhere Gütefaktoren erreichen.

Die bisher bekannten Stimmgabeln, z. B. die obenerwähnte bekannte Stimmgabel, genügen im aligemeinen für große frei im Raum aufgehängte Stimmgabeln. Bei zunehmender Verkleinerung stellt man aber fesi, daß bei entsprechend fester Einspannung, wie sie fur tragic bare Uhren notwendig ist. sich die Frequenz sehr stark mit der Einspannung ändert, wobei auch die auf dem Stimmgabelfuß angebrachten Stromzufuhrungen die Frequenz beeinflussen. Die Urachen für diese Störungen liegen einerseits in den Unsymmetrien der Stimm-

-,beizinken, die mit abnehmender Größe neigen da die Herstcllungsgenauigkeii nicht beliebig gesteigert werden kann. Andererseils wirkt sich die Masse der Stromzuführungen bei kleiner werdenden (Jubeln stärker aus. .

Es ist auch eine Stimmgabel als Zeitnormal fur cine elektrisch gesteuerte Uhr bekannt (deutsche Auslegeschrift 1235 823), bei welcher durch Einschnitte am Siimmgabelfuß ein Enlkopplungsglied geschaffen ist. Hierdurch wird es aber nicht nahegelegt, die eingangs

,o acnannie. bekannte Quarzslimmgabel mit einem zweiten Enlkopplungsglied zu verschen, das durch Einschnitte am Stimmgabelfuß geschaffen ist. da die d>e bekannte Quarzstimmgabel erwähnende Druckschrift keinen Hinweis auf etwaige Mangel des bekannten Entkopplungsglicdes gibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen piezoelektrischen Oszillator der eingangs genannten An zu schaffen, der gegenüber den bekannten Oszillatoren eine weiter verbesserte Frequenzkonsianz und einen

guten Wirkungsgrad hat und der .uich durch Stöße auf den Träger wenig beeinflußbi-r ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in Reihe mit dem elastischen Entkopplungsglied zwischen Siimmgabelfuß und .Stimmgabelträger ein weiteres Entkopolungs-

glied vorgesehen ist. das durch Einschnitte am Gabelfuß gebildet ist. Dabei wird vorzugsweise die Federkonstante des elastischen Entkoppliingsgliedes wesentlich geringer gehalten als diejenige des weiteren Emkopplungsgliedes. Zweckmäßig wird das elastische Em-

kopplungsglicd derart ausgebildet und/oder angeordnet, daß seine Federkonstante in Schwingungslichtung der Stimmgabelarmc wesentlich geringer ist als diejenige des weiteren Entkopplungsglicdes. Ferner w ird vorzugsweise das Flächenträgheitsmoment des elastischen

Entkopplungsgliedes in Richtung der Stimmgabelarme kleiner gehalten als senkrecht hierzu.

Das elastische Entkoppliingsglicd kann .ils Stromzuführung für die Elektrodenanordnung vorgesehen scm. wobei es mit den am durch das weitere Entkoppliingsglied entkoppelten Stimmgabelfuß angeordneten Anschlüssen für die Elektrodenanordnung verbunden sein kann.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Inder Zeichnung zeigt

Fig. la eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispicls einer erfindungsgemäßen Quarzstimmgabel.

F ί j;. Ib einen Teil tier Stimmgabel nach F i g. la von der Rückseite gesehen.

Fig.2 eine perspektivische Darstellung einer abgewandelten Ausfiihriingsform der crfindungsgemalien Stimmgabel,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiter abgewandelten Ausrührungsform der Stimmgabel nach F i g. 3 und

F i g. 4 die Anordnung einer Stimmgabel nach F i g. 2 in einem besonderen Gehüuse,

In den Fig. Ia und Ib ist allgemein mit IO eine Stimmgabel aus einem piezoelektrischen Material, vorzugsweise aus Quarz, bezeichnet. II und 12 sind die Stimmgabelarme und 13 ist der Siimmgabelfuß, der du>Hi diii beiden seitliehen Einschnitte 136 und 13c/ in zwei Teile 13a und 13c unterteilt ist. Durch die seitlichen Einschnitte 13£> und 13c/ wird ein Entkopplungsglied gebildet, durch das der Teil I3cdes Fußes von der Stimmgabel wesentlich entkoppelt wird, so daß hier die Stromzuführungen angebracht werden können, ohne ao claß sie die Frequenz der Stimmgabel beeinflussen.

Der Fußteil 13c ist mit dem Stimmgabeltrüger 15 über ein Verbindungsglied 14 verbunden, das hier T-förmig ausgebildet ist, wobei auf dem Queneil des T der Fiißteil 13c aufgeklebt ist. Das andere finde des as Verbindungsgliedes 14 ist in einen Schlitz des Stimmgabelträgers 15 eingesteckt und mit diesem verschweißt oder verlötet. Zweckmäßig besteht das Verbindungsglied 14 aus einem elektrisch leitenden Material, so daß dieses Verbindungsglied 14 gleichzeitig als Stromzuführung verwendet werden kann. Zu diesem Zweck ist zwischen einer Elektrode 24 und dem Verbindungsglied 14 eine Lötstelle 25 vorgesehen. Das Verbindungsglied 14 muß den vorstehenden Darstellungen zufolge aus einem schweiß- und lötbaren Material bestehen. Zweckmäßig besteht es aus Stahl. Das Verbindungsglied 14 muß man normalerweise immer so wählen, daß $eine Federkonstante in Schwingungsrichtung der Stimmgabclarme H und 12 geringer ist als senkrecht dazu. In dieser senkrechten Richtung hat das Verbinthingsglied 1-» die Aufgabe, die Stimmgabel 10 vor einem Bruch durch äußere Stoßeinwirkungen zu schützen. Da man mit möglichst flachen Gehäusen auskommen will, wird man die Federkonstanic in dieser Richtung immer vergleichsweise groß wählen.

Natürlich ist es auch möglich, das Verbindungsglied H an den iußteil 13c der Stimmgabel 10 anzulöten, wenn dieser SlimmgabelfulJ «n der betreffenden Stelle metallisiert ist.

An den Stimmgabelarmen Π und 12 sind Elektroden Ib bis 19 angebracht. Die Zuleitung zu den Elektroden 24 folgt über das Verbindungsglied 14 und die Lötstelle 25.

Mit 22 und U sind Zusatzmassen bezeichnet, die /ur Symmetrierung bzw. zum Freqiienz-Feinabgleich leicht abgetragen werden können.

Bei dem Ai^,führungsbeispiel nach F i g. 2 sind Elektroden 33 bis 35,7 vorgesehen. Die Stromzuführung erfolgt über Zuführungsdrähte 21 und 20.

Der von den Stimmgabelarmen abgelegene Ftißteil ist hier über zwei elastische Entkopplungsglieder 30 und 31 mit dem Stimmgabclträger 15 verbunden. Dabei dient zumindest einer der Verbindungsteile 31 als Stromzuführung, zu welchem Zweck der Verbindungsteil 31 durch eine Lötstelle 32 mit der Leiterbahn 35,i elektrisch verbunden ist.

Bei dem Ausführungsbcispie! nach F i g. 3 ist ein einziger Verbindungsteil 41 vorgesehen, der in einen Schlitz 42 des von den Stimmgar.. lärmen abgelegenen Fußteiles eingesteckt und hier verk'ebt ist. Eine Lötstelle 42 stellt hier die elektrische Verbindung zwischen Verbindiingsieil 41 und einer Leiterbahn her.

F ig. 4 zeigt eine Stimmgabel nach F i g. 2, die mit Hilfe Lies Stimmgabelträgers 15 an einer GrundphiUu 81 befestigt ist. Die Grundplatte wird von einem GLisstopfen 80 durchsetzt, durch die die Zuführungsclrähte 20 und 21 geführt sind. Die Grundplatte besteht beispielsweise aus Stahl. Selbstverständlich kann auf der Grundplatte 81 auch eine der anderen Stimmgabeln angeordnet werden.

Mit 22 ist ein Deckel bezeichnet, der beispielsweise ebenfalls aus Stahl besteht. Wenn die Stimmgabel angeschlossen und genau abgeglichen ist. kann das aus Grundplatte 81 und Deckel 82 bestehende Gehäuse geschlossen werden, indem die Teile 81 und 82 luftdicht miteinander verbunden werden. Das Gehäuse kann dann in bekannter Weise entweder evakuiert oder mit ei.icm speziellen Gas gefüllt werden.

Die erfindungsgemäße Stimmgabel ist als Zeitnormal insbesondere für tragbare Kleinuhren, wie Armbanduhren, verwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche; rf

1. Piezoelektrischer Oszillator in Form einer Stimmgabel, insbesondere Quarzst'immgabel, als Zeitnormal für zeithaltende Gerate, bei welcher die Gabelzinken zur Schwingungsanregung Elektroden tragen und bei welcher zur mechanischen Entkopplung der Stimmgabel vom Gabelträger wenigstens ein elastisches Entkopplungsglied zwischen Gabelfuß und Gabelträger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,daß in Reihe mit dem elastischen Entkopplungsglied (14) zwischen Stimmgabelfuß (13c) und Stimmgabelträger (15) e^;n weiteres Entkopplungsglied (13c) vorgesehen ist, das durch Einschnitte (136,13c) am Gabelfuß (13]i gebildet ist.

2. Piezoelektrischer Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante des elastischen Entkopplungsgliedes (14) wesentlich geringer ist als diejenige des weiteren Entkopplungsgliedes(ne).

i. Piezoelektrischer Oszillator nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Emkopplungsglied (14) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß seine Federkonstante in Schwingungsrichtung der Stimnigabelarme (11,12) wesentlich geringer ist als diejenige des weiteren Entkopplungsgliedes (13c).

4. Piezoelektrischer Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenirägheitsmonieiu des elastischen Entkopplungsgliedes (14) in Schwingungsrichtung der Stimmgabelarmc (' 1. 12) kleiner ist als senkrecht hierzu.

5. Piezoelektrischer Oszüiato. nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Entkopplungs.glied (14) als Stromzuführung für die Elektrodenanordnung vorgesehen ist.

6. Piezoelektrischer Oszillator nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das als Stromzuführung ausgebildete elastische Entkopplungsglied (14) mit den am durch das weitere Enlkopplungsglied (13f) entkoppelten Stimmgabelfuß (13) angeordneten Anschlüssen für die Elektrodenanordnung verbunden ist.