DE2166739B2 - Quarzkristall-Armbanduhr mit einem elektromechanischen Wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Armbanduhr laut Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei dieser bekannten Uhr ist der eigentliche elektro-mechanische Wandler in einer flachen Spule und in dem mit dem Spulenfeld verknüpften, hin- und hergehenden Anker zu sehen. Um die erforderliche umlaufende Bewegung zu erhalten, findet ein zusätzlicher Bewegungstransformator in Gestalt der Klauen 12 des Ankers und des Klinkenrades Verwendung, was umständlich und zu einer verschleißanfälligen Anordnung führt. Die Anbringung der Spule und der mit dieser verknüpften Ankereinrichtung ist derart getroffen, daß die beiden Teile in Dickenrichtung der Uhr übereinander liegen. Dies ist im Sinne einer dünn auszuführenden Uhr grundsätzlich ungünstig und des weiteren ist die bekannte Uhr insgesamt relativ dick ausgeführt, da sich zwischen der Spule und der Ziffernblatt-Abschlußwand der Uhr noch ein erheblicher Freiraum befindet; oberhalb der Uhr erstreckt sich eine Brücke, die die Achsen der Zahnräder abstützt. Die Spule des elektro-mechanischen Wandlers dieser bekannten Uhr kann also nicht in Richtung der Dicke der Uhr voluminöser gemacht werden, um den Wirkungsgrad der Uhr zu verbessern oder eine Batterie einzusparen, was nicht nur vom Raumbedarf her interessant ist, sondern auch Folgen für die Unterhaltskosten der Uhr hat, deren Batterien in regelmäßigen Abständen ausgewechselt werden müssen.

Des weiteren ist ein elektro-mechanischer Wandler in Gestalt eines sogenannten Schrittmotors bekannt (DE-OS 19 55 698), bei welchem Änderungen des von der Antriebsspule hervorgerufenen Magnetflusses unmittelbar in eine schrittweise Drehung in gleicher Richtung eines Rotors umgesetzt werden. Damit erreicht man bereits den Vorteil, daß die Umsetzung von einer pendelnden mechanischen Bewegung auf eine schrittweise drehende Bewegung wie bei dem eingangs geschilderten elektro-mechanischem Wandler entfällt. Auch bildet der Motor dieses Schrittmotors unmittelbar ein Glied des Zeigergetriebezuges, das neben der Reduzierung von Teilen auch zu einem entsprechenden

ίο Platzbedarf fehlt Zwar ist bei diesem bekannten Schrittmotor die Antriebsspule in zweckmäßiger Weise in einer Ebene mit dem Rotor angeordnet, was dem flachen Aufbau einer Uhr zugute kommen kann. Die allerdings nur schematisch dargestellte Antriebsspule dieses bekannten Schrittmotors ist jedoch um einen Kernteil eines einstückig ausgebildeten Ankerblockes gewickelt und befindet sich relativ nahe am Rotor. Von daher gesehen, kann die Spule nicht groß gewählt werden, ohne störend in den Raum einzugreifen, in dem der Zeiger-Getriebezug liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Armbanduhr laut Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die möglichst geringe Ausmaße aufweist und insbesondere flach ausgebildet werden kann, wobei die für die Funktion erforderlichen einzelnen Teile gleichzeitig gut zugänglich sein sollen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung laut Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung des elektromechanischen Wandlers kann eine Armbanduhr geringer Größe, insbesondere sehr flach ausgebildet werden. Hinzu kommt, daß der Rotor des Schrittmotors räumlich sehr eng dem Getriebezug zugeordnet werden kann, ohne daß die voluminösere Antriebsspule dabei im Wege steht, weil diese seitlich entsprechend versetzt angeordnet ist. Somit ergibt sich insgesamt eine raumsparende und wartungsfreundliche Anordnung, insbesondere der als elektromechanischen Wandler ausgebildeten Baueinheit.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispieles nachstehend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Ausführungsbeispiel, in Draufsicht,
F i g. 2 einen Teilschnitt senkrecht zur Platinenebene gemäß F i g. 1, in größerem Maßstab.
Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, ist die Batterie rund ausgebildet, und der Vibrator befindet sich in einer zylindrischen Kapselung. Der Schrittmotor ist unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades dieses elektromechanischen Wandlers mit einer relativ großen zylindrischen Spule versehen, die in dem zur Verfügung stehenden, rund berandeten Uhrwerkraum entsprechend viel Platz beansprucht und darüber hinaus auch eine nicht unerhebliche Dicke aufweist, so daß es nicht mehr möglich ist, andere Bauteile in Richtung der Dicke der Uhr über oder unter der Antriebsspule anzuordnen.

Ähnliches gilt für die Batterie und die zylinderische Kapselung des Vibrators. Weiterhin dürfen der Vibrator als Zeitnormal und die ihm zugeordneten elektronischen Schaltungseinheiten Leitungen für die Zuführung elektrischer Energie und für die Abgabe des elektrisehen Ausgangssignals. Die einfache und platzsparende Anordnung jeder dieser Leitungen und ihrer Verbindungen ist für die Raumgestaltung der elektrischen Uhr von Bedeutung.

Auf einer runden Platine 25 der Uhr des Ausführungsbeispiels befindet sich ein Schaft 24 für die Anzeigekorrektur etwa im Bereich der Drei-Uhr-Anzeige. Die Batterie 26 befindet sich im Bereich der Zwc!f-Uhr-Anzeige, wodurch die Batterie abgedeckt ist Eine Anschlußplatte 27 ist mit dem negativen Pol der Batterie verbunden. Ein Gehäuse 8 nimmt den Vibrator und die diesem zugeordneten elektronischen Schaltkreis auf und ist als eine Baueinheit ausgebildet Wie dies insbesondere Fig.2 erkennen läßt, ist die zylindrische Kapselung 9 des Vibrators in einer Aussparung des Gehäuses 8 untergebracht. Eine Feinjustiereinrichtung 13 bis 16 für die Frequenz enthält einen stufenweise einstellbaren Kondensator und ein Temperaturkompensationselement 11, welches wiederum mit einem BaTiO3-Kondensator versehen ist Die elektronischen Schaltkreise 17 sind in einem Hohlraum des Gehäuses 8 völlig eingebettet Mit 18a bis 18e sind Eingangs- und Ausgangsanschlüsse für elektrische Signale der elektronischen Schaltkreise bezeichnet, wobei die Anschlüsse 18a für das Signal zum Antrieb des Impulsmotors und ein Erdanschluß 186 an der linken Seite des Gehäuses 8 (Seite der Antriebsspule) angeordnet sind, während Verbindungsanschlüsse 18c für die Oszillatorschaltung, ein Anschluß 18</ für die Vsrbindung mit der Batterie und ein Rückstellanschluß 18e sich an der rechten Seite des Gehäuses (Batterieseite) befinden. Mit 10 sind elektrische Signal- und Ausgangsanschlüsse des Vibrators bezeichnet, der als Stimmgabel-Kristalloszillator ausgebildet ist Die Anschlüsse 10 befinden sich an der selben Seite wie die Anschlüsse 18c, wodurch sich eir;e kurze und einfache Verbindung zu den elektronischen Schaltkreisen der Oszillatorschaltung ergibt. Die Anschlüsse 12 verbinden den stufenweise schaltbaren Kondensator mit dem BaTiO3-Kondensator. Mit 28a bis 28c ist der als Schrittmotor ausgebildete elektromechanische Wandler bezeichnet, der das elektrische Ausgangssignal der elektrischen Schaltkreise in Rotationsbewegungen des Rädergetriebes umsetzt. Die Antriebsspule 28a dieses Impulsmotors ist etwa zylindrisch ausgebildet; auf ihren Kern aus magnetischem Werkstoff sind etwa 15 000 Windungen eines Kupferdrahtes mit einem Durchmesser von 2,5/100 mm aufgewickelt.

Der in Sekundenabstand auftretende Schaltimpulsstrom fließt von der Treiberschaltung gesteuert durch die Antriebsspule des Impulsmotors. Das dadurch in der Spule erzeugte magnetische Feld wirkt in den Statorteilen 2Sb und 28c, wodurch sich der Rotor 29 um einen vorbestimmten Winkel dreht Der Rotor 29 ist aus einem PtCO-Werkstoff hergestellt und mit sechs abwechselnd als Nord- und Südpole ausgebildeten Magnetpolen ausgerüstet. Die Rotationsbewegung des Rotors 29 wird zunächst auf ein viertes Rad 30, dann weiter auf ein drittes Rad und an ein Zentralrad weitergegeben. Ein Sekundenzeigerverbinder 31 ist dem vierten Rad 30 zugeordnet, um den Stand des Sekundenzeigers anzugeben. Das eine Ende eines Regulierhebels 32 für den Sekundenzeiger greift an dem einen Ende des Einstellschaftes 24 an, während das andere Ende dieses Hebels mit einem Ende des Verbinders 31 zusammen setzt Der insoweit nicht dargestellte Rückstellmechanismus, der nahe dem Einstellschaft angeordnet ist, weist einen Schaltmechanismus, der mit einer Krone und mit einem Regulierhebel zusammenarbeitet. Mit Hilfe dieses Schaltmechanismus kann ein Teil der Teilerschaltung abgeschaltet werden, so daß das Ausgangssignal des Teilers verschwindet.

Der Vibrator ist als Stimmgabel-Schwingkristall mit einer Oszillatorfrequenz oberhalb 16 kHz ausgebildet. Der Stimmgabeltyp wurde gewählt, weii der weiterhin mögliche Blattfedertyp zuviel Raum beansprucht Berücksichtigt man die notwendigen Abdämpfungsmaßnahmen gegen Stoßbeeinflussungen von außen und legt man eine Frequenz von Ί6 kHz zugrunde, so benötigt der Blattfedervibrator eine Länge von 23 mm. Wird diese Länge unterschritten, so wird der Vibrator in erheblichem Umfange durch den Tragdraht beeinflußt und ist als Zeitnormal für eine Armbanduhr nicht mehr tauglich. Zieht man über dies eine besondere Art der Anbringung und eine hermetisch abgeschlossene Unterbringung in Betracht, so kommt man auf eine Länge einer entsprechender. Vibratorkapselung von etwa 28 rnoi Eine solche Ausbildung ist daher für kompakte und runde Uhrwerke nicht geeignet Geht man von einer gleichen Dämpfungseigenschaft gegenüber von Stoßbeeinflussungen von außen aus, so wird für einen Vibrator vom Stimmgabeltyp lediglich eine Länge von 13 mm erforderlich. Schützt man den Vibrator in bevorzugter Ausführung in dieser Weise gegen Störungen durch äußere Stoßbelastungen und schließt ihn hermetisch ab, so reicht insgesamt eine 16 mm large Kapselung, beispielsweise in Form des Metallzylinders 9, aus. Der vorgesehene Vibrator läßt sich demnach auf kleinem Raun innerhalb des Gehäuses unterbringen. Der Innenraum der Kapselung 9 ist evakuiert.

Der Vorteil der Verwendung eines Schrittmotors als elektro-mechanischer Wandler ergibt sich aus folgendem: Bei einem elektromechanischen Wandler mit gabelartiger Hemmungseinrichtung, der ebenfalls in jeder Sekunde einen Schritt ausführt, wird die Form eines Gangrades so kompliziert, daß der Außendurchmesser etwa 5 bis 7 mm beträgt; dies ist für die angestrebte kleine Baugröße der Uhr nicht zugänglich. Der Rotor des Schrittmotores bzw. Impulsmotores ist rund und einfach, sein Außendurchmesser beträgt lediglich etwa 3 mm. Auch diese Maßnahme dient somit der raumsparenden Ausbildung der Uhr.

Wie oben erwähnt, ist bei dem dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel jedes Bauteil auf der runden Platine derart angeordnet, daß der Einstellschaft vorteilhafterweise nahe bei der Anzeigeposition »Drei-Uhr« liegt, während die Batterie im Anzeigebereich »Zwölf-Uhr« angeordnet ist. Das Gehäuse für den zeitstabilen Oszillator als Zeitnormal, in welchem der Vibrator und die ihm zugeordneten elektronischen Schaltkreise eine Baueinheit bilden, ist der Batterie benachbart angeordnet Die Antriebsspule des Impulsmotors liegt zwischen dem Gehäuse für den Oszillator und dem Einstellschaft. Damit wird der Randbereich der Platine von dem Einstellschaft, der Batterie, dem Gehäuse für den Oszillator und der Aiitriebsspule eingenommen. Der Regulier- bzw. Einstellmechanismus und der Rückstellmechanismus sind in einem Bereich um das Zentrum des restlichen Raumes der Platine angeordnet, so daß jede Baueinheit in einer Ebene unter Vermeidung von Übereinanderanordnungen vorgesehen ist.

Eine solche Anordnung ermöglicht eine flache und klein bemessene Ausführung einer rundberandeten Uhr. Darüber hinaus ergibt sich eine einfache Verbindung der elektrischen Eingänge und Ausgänge. Entsprechend der oben ausgeführten Zuordnung kann man von drei Baueinheiten, nämlich dem Batterieblock für die Energieversorgung, dem Gehäuseblock für den Oszillator als Zeitnormal und dem mechanischen Block reden,

die in dem Raum des Uhrwerkes angeordnet sind. Die Arbeitsweise eines jeden einzelnen dieser Blöcke kann für sich einjustiert werden; jeder Block kann eingebaut und entfernt werden lediglich durch ein entsprechendes Verbinden bzw. Lösen der Anschlüsse, was mit Hilfe von Schraubverbindungen geschieht. Auf diese Weise ist das Ausführungsbeispiel sehr wartungsfreundlich.

Im Rahmen des Ausführungsbeispiels erhält man somit ein hochpräzises rundes Uhrwerk mit einer Vielzahl der zum Teil großen Elemente in sehr raumsparender Anordnung bei gleichzeitiger vorzüglicher Eignung für eine Massenfertigung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Quarzkristall-Armbanduhr mit einem mechanischen Block, der einen Zeiger-Getriebezug und ein Antriebsrad aufweist und annähernd im Zentrum der Platine des rundberandeten Uhrwerkgehäuses angeordnet ist, in deren Randbereich den mechanischen Block etwa umgehend eine Antriebsspule eines elektromechanischen Wandlers, ein Batterieblock und eine Trägereinrichtung, an der eine Oszillator- und Frequenzteilerschaltung und eine Treiberschaltung in integrierter Schaltkreistechnik ausgeführt gehalten sind, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechanische Wandler als Schrittmotor (28a-28c; 29) mit einem Rotor als Antriebsrad ausgebildet fet, der Nord- und Südpole aufweist und in einer Ebene mit der Antriebsspule (2&a) liegt, deren einem Spulenkern aufgeprägtes Magnetfeld dem Rotor zugeordneten Statorteilen (28ft, 2&c) zugeleitet ist und deren Einbauraum, in Dickenrichtung der Uhr gesehen, von jedweden Bauelementen einer der Baueinheiten freigehalten ist

2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspule (28a; zylinderförmig mit einem Kern aus magnetischem Werkstoff ausgebildet ist

3. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechaniscne Wandler sich mit keiner der Baueinheiten in Übereinanderanordnung überlappt.