DE2166739C3 - 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 elektromechanische 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 iii 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 Fulgeii füi die UiiicinausküSteii 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-mech?nischem Wandler entfällt. Auch bildet der Rotor dieses Schrittmotors unmittelbar ein Glied des Zeigergetriebezuges, das neben der Reduzierung von Teilen auch zu einem entsprechenden 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

Fig. 1 das Ausführungsbeispiel, in Draufsicht,

Fig. 2 einen Teilschnitt senkrecht zur Platinebene gemäß Fig. 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 bedürfen der Vibrator als Zeitnormal und die ihm 7.u°eordn?t?p lk

tronischen Schaltungseinheiten Leitungen für die Zuführung elektrischer Energie und für die Abgabe des elektrischen 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 Anzei-

Die Batterie 26 befindet sich im Bereich der Zwölf-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 Tind 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

Berücksichtigt man die notwendigen Abdämpfungsmaßnahmen gegen Stoßbeeinflussungen von außen und legt man eine Frequenz von 16 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 Unter-

16 für die Frequenz enthält einen stufenweise einstell- io bringung in Betracht, so kommt man auf eine Länge baren Kondensator und ein Temperaturkompensations- einer entsprechenden Vibratorkapselung von etwa 28 element 11, welches wiederum mit einem BaTiO₃-KOn- mm. Eine solche Ausbildung ist daher für kompakte densator versehen ist. Die elektronischen Schaltkreise und runde Uhrwerke nicht geeignet. Geht maii von

17 sind in einem Hohlraum des Gehäuses 8 völlig ein- einer gleichen Dämpfungseigenschaft gegenüber von gebettet. Mit 18a bis 18e sind Eingangs- und Ausgangs- 15 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 herme-

anschlüsse für elektrische Signale der elektronischen Schaltkreise bezeichnet, wobei die Anschlüsse 18a für das Signal zum Antrieb des Impulsmotors und ein Erdanschluß 18b an der linken Seite des Genäuses 8(Seite

^ der Antriebsspule) angeordnet sind, während Verbin- 20 tisch ab, so reicht insgesamt eine 16 mm lange Kapsea„„„„„—ui.·;™ &iacgr;&ogr;- *·;, &lgr;;= ^.™:ii„»„„„i,„u„„„ =:„ lung, beispielsweise in Form des Metallzylinders 9, aus.

Der vorgesehene Vibrator läßt sich demnach auf'kleinem Raum 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

kreisen der Oszillatorschaltung ergibt. Die Anschlüsse 30 eines Gangrades so kompliziert, daß der Außendurch-12 verbinden den stufenweise schaltbaren Kondensator messer etwa 5 bis 7 mm beträgt; dies ist für die angemitdemBaTiO₃-Kondensator.Mit28abis28cistderaIs &mdash;->&mdash;<-·-· « ..&ldquor;._..'.. Schrittmotor ausgebildete elektromechanische Wandler

dungsanschlüsse 18c für die Oszillatorschaltung, ein Anschluß 18d für die Verbindung 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 eine kurze und einfache Verbindung zu den elektronischen Schaltbezeichnet, der das elektrische Ausgangssignal der elek-

strebte kleine Baugröße der Uhr nicht zugänglich. Der Rotor des Schrittmotors bzw. Impulsmotors ist rund und einfach, sein Außendurchmesser beträgt lediglich

trischen Schaltkreise in Rotationsbewegungen des 35 etwa 3 mm. Auch diese Maßnahme dient somit der

Rädergetriebes umsetzt. Die Antriebsspule 28a dieses raumsparenden Ausbildung der Uhr.

Impulsmotors ist etwa zylindrisch ausgebildet; auf ihren Kern aus magnetischem Werkstoff sind etwa 15000 Windungen eines Kupferdrahtes mit einem Durchmes-

Wie oben erwähnt, ist bei dem dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel jedes Bauteil auf der runden Platine derart angeordnet, daß der Einstellser von 2,5/100 mm aufgewickelt. 40 schaft vorteilhafterweise nahe bei der Anzeigerposition Der in Sekundenabstand auftretende Schaltimpuls- »Drei-Uhr« liegt, während die Batterie im Anzeigebestrom fließt von der Treiberschaltung gesteuert durch -&mdash;-*- ^r7-^lir'ⁿ- ' ■ · · ~ ~ · - - -

die Antriebsspule des Impulsmotors. Das dadurch in der Spule erzeugte magnetische Feld wirkt in den Sta-

aus einem PtCO-Werkstoff hergestellt und mit sechs abwechselnd als Nord- und Südpole ausgebildeten Magnetpolen ausgerüstet. Die Rotationsbewegung des

reich »Zwölf-Uhr« angeordnet ist. Das Gehäuse für den zeitstabilen Oszillator als Zeitnormal, in welchem der Vibrator und die ihm zugeordneten elektronischen

torteilen 28b und 28c, wodurch sich der Rotor 29 um 45 Schaltkreise eine Baueinheit bilden, ist der Batterie einen vorbestimmten Winkel dreht. Der Rotor 29 ist 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

Rotors 29 wird zunächst auf ein viertes Rad 30, dann 50 Gehäuse für den Oszillator und der Antriebsspule einweiter auf ein drittes Rad und an ein Zentralrad weiter- genommen. Der Regulier- bzw. Einstellmechanismus gegeben. Ein Sekundenzeigerverbinder 31 ist dem vier- und der Rückstellmechanismus sind in einem Bereich ten Rad 30 zugeordnet, um den Stand des Sekundenzei- um das Zentrum des restlichen Raumes der Platine gers anzugeben. Das eine Ende eines Regulierhebels 32 angeordnet, so daß jede Baueinheit in einer Ebene für den Sekundenzeiger greift an dem einen Ende des 55 unter Vermeidung von Übereinanderanordnungen vor-Einstellschaftes 24 an, während das andere Ende dieses gesehen ist. 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 60
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 65 reden, die in dem Raum des Uhrwerkes angeordnet einer_Oszillatorfrequenz oberhalb 16 kHz ausgebildet. sind. Die Arbeitsweise eine jeden einzelnen dieser

Eine solche Anordnung ermöglicht eine flache und klein bemessene Ausführung einer rundberandeten Uhr. Darüber hinaus ergibt sich eine einfache Verbindung der elektrischen Eingänge und Auseänee. 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

Der Stimmgabeltyp wurde gewählt, weil der weiterhin mögliche Blattfedertyp zuviel Raum beansprucht.

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

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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 umgebend eine Antriebsspule eines elektromechanischen Wandlers, ein Batterieblock und eine Trägereinrichtung, an der eine Oszillator- und Frequenzteilerschaltung und eine Treiberschaltung integrierter Schaltkreistechnik ausgeführt gehalten sind, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechanische Wandler als Schrittmotor (28a-28c, 29) mit einem Rotor als Antriebsrad ausgebildet ist, der Nord- und Südpole aufweist und in einer Ebene mit der Antriebsspule (28a) liegt, deren einem Spulenkern aufgeprägtes Magnetfeld dem Rotor zugeordneten Statorteilen (2Sb, 28c) 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) zylii?derförmig mit einem Kern aus magnetischem Werkstoff ausgebildet ist.

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