DE2131476A1 - Quarzkristall-Armbanduhr - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Heini Lesser, Patentanwalt D -8 Muridien 81, Cosimastrafje 81 Telefon: (0811) 483820

213U76

L 9432/Fl/ho Kabushiki Kaisha Suwa Seikosha ₂₄ j_uni 1971 3-4, 4-chome, Ginza,
Chuo-ku,
Tokyo (Japan)

Quarz-Kristall-Armbanduhr

Die Erfindung bezieht sich auf eine Quarzkristall-Armbanduhr mit einem Schwingkreis als Zeltnormale.

Eine mit einem Schwingkreis gesteuerte Armbanduhr bedarf neben einer Wandlereinrichtung, wie einem Motor und einem Rädergetriebe, einer Vielzahl von elektrischen Einrichtungen, die zusammen einen zeitstabilen Oszillator bilden, wobei die auftretende Kapazität dieses Oszillators nicht grosser als etwa ein Drittel bis ein Fünftel der Gesamtkapazität ausmachen soll.

Der zeitstabile Oszillator wird aus sfcberJE lementen gebildet, nämlich

1. einem Schwingkristall (der aus dem schwinaenden Kristall selbst, einem diesen umaebenden, hermetisch geschlossenen, evakuierten Gehäuse, einer Abschirmuna und nach aussen geführten Anschlüssen besteht,)

2. einer Schwingkreisschaltung,

3. einer Feinjustiereinrichtung für die Oszillatorfrequenz,

4. einem Temperaturkompensationselement,

5. einem Gehäuse und einer Halteeinrichtung für den zeitstabile Oszillator,

6. einer Teilerschaltung und

7. einer Antriebe»chaltung für den Wandler (Motor).

109886/1181 _bAd

Dipi,-Ing. Heinz lesser, Patentanwalt

D - 8 Mönchen 81, Cosimastrafte 81 Telefon: (0811) 483820 "■ 2 -·

213H76

Um die vorstehend ausgeführten Elemente in einem vorbestimmten Raum unterbringen zu können, muss jedes Element möglichst raumsparend ausgebildet und angeordnet werden. Für die derart einander zugeordneten Elemente müssen dann noch folgende Bedingungen erfüllt werden.

a) Bei Zusammenfassung der Elemente in einem Gehäuse sollen Frequenzänderungen verursachende Streukapazitäten möglichst nicht auftreten.

b) Um eine Frequenzänderung aufgrund äusserer Stosseinwirkungen auf ein Minimum zu reduzieren, soll der Schwingkristall stossdämpfend angeordnet sein.

c) Die Elemente sollen zu einer Baueinheit zusammengefasst sein, die fertig einstellbar und leicht in Stand zu setzen bzw. auszuwechseln ist.

Schliesslich ergeben sich in Hinblick auf eine runde Uhrwerkausführung der Armbanduhr, wie sie auf dem Markt verlangt wird, besondere Anforderungen an die räumliche Anordnung der insgesamt benötigten Bauteile der Uhr. Dabei soll der Durchmesser der Uhr bestimmte Grössenordnungen nicht überschreiten; die Uhr soll möglichst flach ausgebildet werden.

Nach diesem "Pflichtenheft" soll mit der vorlieqenden Erfindung eine Kristall-Armbanduhr geschaffen werden, bei der mit Hilfe der Anordnung und Gestaltung der einzelnen benötigten Bauelemeni der Gesamtplatzbedarf auf die bei einer Armbanduhr erstrebten kleinen Gesamtabmessungen beschränkt sein soll. Dies soll insbesondere auch für Präzisions-Armbanduhren mit rundem Uhrwerk, also bei kreisförmiger Palette und sehr geringer Dicke, erreicht werden. Bevorzugt soll dabei besonderes Augenmerk auf die Abschirmung des zeitstabilen Oszillators gegen Umwelteinflüsse, wie von ausaen kommende Stossbeanspruchungen und Streukapazitäten zu Gegenständen der Umgebung, gerichtet werden. Schliesslich «oll vorzugsweise ein Bausteinaufbau gewählt werden, der «ine einfache und schnelle Wartung der Uhr erlaubt. Zu diesem letzteren !weck und im Interesse eines kompakten

109886/1181

BAD ORIGINAL

Dipl.-lng. Heinz Lesser. Patentanwalt D — 8 Mönchen 81, Cosimastrafje 81 Telefon: (0811) 483820

Aufbaues sollen Insbesondere die elektrischen Verbindungen zwischen den Baueinheiten raumsparend und leicht lösbar angeordnet und gestaltet sein.

Dazu wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die eingangs erwähnte Kristall-Armbanduhr mit einem Kunststoffgehäuse auszurüsten, in das ein zeitstabilisierter Oszillator eingesetzt ist, der als eine Baueinheit elektrischer Schaltkreise aufgebaut ist, die eine Schwingkreisschaltung, eine Teilerschaltung und eine Antriebsschaltung für einen Wandler aufweisen. Die Zusammenfassung der elektrischen Schaltkreise in einem aesonderten Kunststoffgehäuse ermöglicht einen besonders raumsparenden Aufbau dieser aus einer Vielzahl von Einzelelementen bestehender Bauteile, überdies lassen sich die elektrischen Schaltkreise in dieser Art als Baueinheit zusammengefasst auch ausserhalb der Uhr leicht einjustieren; der Kundendienst wird durch die Möglichkeit einer einfachen Reparatur der Uhr bzw. ein Auswechseln dieser Baueinheit wesentlich vereinfacht und erleichtert.

In besonders bevorzugter Ausführungsform umfasst das Kunststoffgehäuse zusätzlich eine Feinjustiereinrichtung für die Oszillatorfrequenz und ein Temperaturkomnensationselement, wobei die elektrische Schwingkreisschaltung, die Teilerschaltung und die Antriebsschaltung in paralleler Zuordnung unterhalb der Feinjustiereinrichtung angeordnet sind.

Ein für eine solche Anordnung der elektrischen Kreise geeignetes! Kunststoffgehäuse wird bevorzugt auf seiner einen SEite mit einer Aussparung zur Aufnahme des Schwingkristall, einer Vertiefung für die Einlagerung der Feinjustiereinrichtung und einer Ausnehmung zur Aufnahme des Temperaturkompensationse leinen te s versehen, während auf der anderen Seite des Kunststoff gehäuses ein Hohlraum für die Aufnahme der Schwingkreisschaltung, der Teilerschaltung und der Antriebsschaltung ausgebildet let. Dabei befindet sich die Vertiefung für die Feinjustiereinrichtung in Richtung der Dicke der Uhr gesehen oberha!

109886/1181 _BAD

Dipl.-Ing. Heinz Lesser, Patentanwalt D —8 München 81. Cosimastrafte 81 Telefon: (0811) 483820

- 4 —

des Hohlraumes für die vorgenannten elektrischen Schaltkreise.

Bevorzugt ist das Kunststoffgehäuse mit einer Abdeckung verseher , die eine Abschirmung für die Feinjustiereinrichtung und eine Halterung für den injder Aussparung befindlichen Schwingkristall bildet.

Ein weiterer erfindungsgemässer Vorschlag - der grundsatzlich von der bisher geschilderten Zusammenfassung von elektrischen Schaltkreisen in einem Kunststoffgehäuse und deren bevorzugten Anordnungen bzw. Ausbildungen des Gehchises unabhängig sein kann - befasst sich mit der Auswahl der geeignetsten Bauteile sowie deren Anordnung für eine Uhr, die die für eine Armbanduhr erstrebten möglichst geringen Abmasse aufweist. DAbei ist folgendes zu beachten:

Die Hauptelemente der erfinduncrsgemässen Uhr sind (a) eine Batterie als Energiequelle, (b) ein Kristallschwinger als Zeitnormal, (c) eine elektronische Schaltkreisanordnung, (d) ein Impulsmotor und ein Anzeigemechanismus.

a) Die als Energiequelle dienende Batterie verlangt in einer Armbanduhr einen relativ (trossen Raum und ist im allgemeinen von runder Form (Zylinder), so dass ein im allgemeinen ungenützter Platz rinas um die Batterie entsteht. Werden andere Teile hinsichtlich der Palettenebene senkrecht übereinander gestapelt, so wird die Uhr zu dick, weshalb andere TEiIe nicht oberhalb der Batterie angeordnet werden können.

b) Der als Zeitnormal dienende Kristallschwinger wird aus einem Stimmgabel-Schwingkristall mit einer Oszillatorrequenz von mehr als 16 kHz, einem Temperaturkompensation element zur Konstanthaltung der Frequenz und einer Feinjustiereinrichtung für die Frequenz gebildet. Es sind grundsätzlich zwei Typen von Oszillatoren als Zeitnormale verwendbar, nämlich der Stimmqabeltyp und der Blattfedertyp. Der Blattfederoszillator hat hinsichtlich

109886/1181

BAD ORIGINAL

Dipl.-Ing. Heinz lesser, Patentanwalt D —8 München 81, Cosimastrafce 81 Telefon: (08Π) 483820

einer Massenherstellung Vorteile. Berücksichtigt man aber die notwendigen Abdämpfungsmassnahmen gegen Stossbeeinflussungen von aussen und geht man von einem Zeitnormal von 16 kHz aus, so benötigt der Blattfederoszillator eine Länge von 23 mm. Wird diese Länqe unterschritten, so wird der Oszillator in erheblichem Umfang durch den Tragdraht beeinflusst und ist als Zeitnormal für eine Armbanduhr nicht mehr tauglich. Zieht man überdies eine besondere Art der Anbringung und eine hermetisch abgeschlossene Unterbringung in Betracht, so kommt man auf eine Länge des Gehäuses für den Oszillator von etwa 28 mm. Eine solche Anordnung ist daher für kompakte und runde Uhrwerke nicht geeignet.

Geht man von einer gleichen Dämpfungseigenschaft gegenüber Stoss beeinflussungen von aussen aus, so wird für einen Stimmgabeloszillator ledialich eine Länge von 13 mm erforderlich. Unter der Voraussetzung, dass dieser Oszillator durch eine besondere Art des Aufbaues creschützt und hermetisch abaeschlossen ist, so reicht insgesamt ein 16 mm langer Metallzvlinder aus. Dies ist eine der wesentlichen erf indungscremässen Massnahmen zur Herstellung einer kompakten Armbanduhr mit rundem Uhrwerk.

c) Die elektronische Schaltungsanordnung enthält eine mit MOS-Transistoren arbeitende Schwingkreisschaltung, eine für den Impulsmotor vorgesehene Antriebsschaltungseinrichtung mit einer IS-stufigen Flip-Flop-Teilerschaltung, mit integrierten Schaltkreisen und einer Rückstellschaltung. Die elektronische Schaltungsanordnung ist mit dem als Zeitnormal dienenden Kristallschwinger in einem GEhäuse zur Bildung des zeitstabilen Oszillators zusammengefasst. Bisher wurden sowohl Schwingkreis- als auch Tellerschaltungen in Hybrid-IC-Technik hergestellt. Werden solche Schaltungen aber unter Verwendung von MOS-Transistor-Technik hergestellt, so können sie auf einem Platz von etwa 2 mm ausgebildet werden. Wenn die elektronische Schaltungsanordnung

109886/1181

BAD

Dipl.-Ing. Heinz Lessar, Patentanwalt

D -- 8 München 81, Cosimastrafee 81 Telefon: (0811) 4838 20

: (0811} 4838 20

213H76

— 6 —

in einen Kunststoff, beispielsweise in ein Epoxydharz, eingebettet ist, um Feuchtigkeit fernzuhalten, so kann der Platzbedarf für die Schwingkreis- und die Teilerschaltung in MOS-Technik auf die Hälfte des ein Drittel des Platzbedarfes vermindert werden, der bei einer üblichejn Ausführung dieser Schaltungen lediglich in IC-Technik auftritt. Die erfindungsgemässe" Ausführung dieser Schaltungen bedeutet damit ebenfalls einen wesentlichen Schritt in Richtung der Herstellung einer nlatzsparend aufgebauten und runden Armbanduhr.

d) Die Wandler- und Anzeigeeinrichtung weist einen Impulsmotor auf, der im Hinblick auf einen mit Sekunden-Abstand auftretenden Schaltimpuls sechspolig ausgeführt ist. Weiterhin ist ein Rädergetriebe zum Antrieb des Sekunden-Minuten-und Stundenzeigers vorgesehen sowie eine Reguliereinrichtung für Zeiteinstellkorrekturen. Bei einem elektromechanischen Wandler, der in ieder Sekunde einen Schritt ausführt, ist die gabelartige Hemmungseinrichtung und die Form eines Gangrades so komnliziert, dass der Aussendurchmesser etwa 5-7 mm betragt; eine solche Einrich tung eignet sich demnach nicht für eine Armbanduhr. Demgegenüber ist der Rotor des Impulsmotors rund und einfach, so dass der Aussendurchmesser lediglich etwa 3 mm beträgt. Auch dies ist eine erfindungsgemässe Massnahme, die der Herstellung einer raumsparend ausgebauten, runden Armbanduhr dient.

Zusammenfassend wird erfindungsgemäss der Aufbau einer Armbanduhr mit entsprechend kleinen Abmessungen erreicht durch einen Schwingkristall vom Stimmgabeltyp mit einer Oszillatorfrequenz von mehr als 16 kHz als Signalquelle und Zeitnormal, durch eine die Oszillatorfrequenz aufnehmende Schwingkreisschaltung, die unter Verwendung von MOS-Transistoren aufgebaut ist, durch eine für die Teilung der Oszillatorfrequenz vorgesehene Teilerschaltung, die MOS-Transistoren aufweist, durch eine für die Verstärkung der Auegangssignale der Teilerschaltung vorgesehene

109886/1181

BAD ORIGINAL

Dipl.-Ing. Heim Lesser, Patentanwalt D — 8 Mündien 81. Cosimastrafte 81 Telefon: (08Π) 483820

Antriebsschaltung mit integrierten Schaltkreisen, durch einen Impulsmotor mit einem Anker und einem Stator mit einer von den Ausgangssignalen der Antriebsschaltung gespeisten Antriebsspule und durch ein Rädergetriebe.

In besonders bevorzugter Ausführung und unter Zugrundelegung einer Armbanduhr mit rundem Uhrwerk werden die vorgenannten Bauteile in Baueinheiten zusammengefasst, nämlich in eine erste Baueinheit in Form einer Batterie für die Energieversorgung, in eine zweite baueinheit in Form eines Gehäuses für den zeitstabilen Oszillator, in welchem der Schwingkristall, die Schwingkreisschaltung, die Teilerschaltuna und die Antriebsschaltung zusammengefasst sind und in eine weitere, mechanische Baueinheit, die den Impulsmotor und das Rädergetriebe umfasst. Die Baueinheiten sind dabei auf Sektorbereichen der runden Plattine angeordnet. Die Anordnung wird dabei vorzuasweise derart getroffen, dass ein Einstellschaft in Bereich der Drei-Uhr-Anzeige und die Batterie im Bereich der Zwölf-Uhr-Anzeige der Uhr angeordnet sind, wöhren^i die Baueinheit des zeitstabilen Oszillators der Baueinheit der Batterie benachbart angeordnet ist, sich die Antriebsspule des Impulsmotors der mechanischen Baueinheit zwischen der Baueinheit des zeitstabilen

« Oszillators und dem Einstellschaft im Handbereich der runden Plattine befindet und der Rotor und das Rädergetriebe der mechanischen Baueinheit im Mittelbereich der Plattine anoeordnet sind.

In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die elektrischen Anschlüsse der einzelnen Baueinheiten derart angeordnet , dass die elektrische Verbindung zwischen den Baueinheiten auf möglichst kurzem Weg raumsparend erfolgt und dabei lösbar ist, so dass jede der Baueinheiten einzeln bequem zu montieren und auszuwechseln ist.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeiapiele naher erläutert. Es zeigen:

109886/1181

BAD ORIGINAL

Dipl.-Ing. Heinz Lesser, Patentanwalt

D — 8 Mündien 81, Cosimastrafce 81 Telefon: (08Ti) 483820

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindung gemässen Quarzkristall-Armbanduhr;

Fig. 2 eine Teildraufsicht auf eine Ausfuhrungsform des zeitstabilen Oszillators nach der Erfindung;

Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch eine Ausführungsform des Kunststoffgehäuses für den zeitstabilen Oszillator gemäss der Erfindung;

Fig. 4 eine teilweise Schnittansicht durch eine Ausführungsform des erfindungsgemässen zeitstabilen Oszillators;

Fig. 5 eine Gesamtdraufsicht auf eine Ausfuhrunasform einer erfindunosgemässen Anordnung von BAuelementen auf der Plattine einer Armbanduhr mit rundberandet ausgeführtem Uhrwerk.

Fig. 1 zeigt ein elektrischen Ersatzschaltbild einer Ausführungsform des zeitstabilen Oszillators, worin mit 1 der Schwingkristall, mit 2 die Schwingkreisschaltung, mit 3 ein stufenweise veränderlicher Kondensator zur Einjustierung der Frequenz, mit 4 ein Temperaturkompensationselement, mit 5 ein Kunststoffgehäuse mit Halter für den zeitstabilen Oszillator, mit 6 eine Teilerschaltung und mit 7 eine Antriebsschalt\ing für den Motor bezeichnet ist.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindunasgemessen Aufbaues des zeitstabilen Oszillators zu ersehen. Der zeitstabile Oszillator ist in einem Kunststoffoehäuse 8 untergebracht, das beispielsweise aus einem elastischen Kunststoff mit duroplastischen Eigenschaften gefertigt ist. Der Schwingkristall ist in dem zylindrischen Gehäuse 9a untergebracht. Dabei hängt der Schwingkristall an einem Stamm aus dred nach aussen geführten Leitungen 10. Das den Schwingkristall umgebende zylindrische Gehäuse ist evakuiert, und das Gehäuse sowie die ' Durchführung des Stammes sind hermetisch abgeschlossen.

BAD ORIGINAL

109886/1181

Dipl.-Ιης. Heinz Lesser, Patentanwalt D - 8 München 81. Cosimastfafce 81 Telefon: (0811) 483820

An dem Ende des Gehäuses, an dem die Anschlüsse nach aussen geführt sind, ist eine Kappe 9b vorgesehen, mit deren Hilfe Streukapazitäten zwischen den äusseren Anschlüssen und anderen Teilen der Einrichtung vermieden werden sollen. Dabei sind die nach aussen führenden Leitungen durch eine Aussparung in einem Teil der Kappe geführt. Auf diese Weise ist der Schwingkristall völlig abgeschirmt. Das Temneraturkompensationselement 11 ist unter Verwendung von BaTiO- hergestellt und über Anschlüsse 12 mit anderen Leitungselementen verbunden.

Der stufenweise veränderliche Kondensator für die Peinjustierung der Frequenz ist mit Hilfe der Teiler 13, 14, 15 und 16 aufgebaut. Eine Reihe von Kondensatoren ist mit Hilfe der Vakuumverdampfungstechnik auf den Glasträgern 13 aufgebracht. Die Glasträger 13 befinden sich auf dem Gehäuse 8 für den zeitstabilen Oszillator, an dem auch eine Kontaktfeder 14 für den stufenweise veränderlichen Kondensator mit Hilfe einer Schraube 15 befestigt ist. Jeder der einzelnen Kondensatoren kann mit einer Reihe von Kontaktstiften 16 ein- oder ausaeschaltet werden, wodurch sich der Wert der Gesamtkanazität entsprechend schrittweise erhöht oder erniedrigt. Die Kontaktstifte 16 befinden sich dabei an dem einen Ende der Kontaktfede: 14 und sind durch die Gehäuseabdeckung erreichbar. Auf der Rückseite des Kunststoffgehäuses 8 sind elektrische Schaltkreise 17 vorgesehen, die die Schwingkreisschaltuncr, die Teilerschaltung und die Antriebsschaltung des Motors bilden, wobei MOS-Transistoren und integrierte Schaltkreistechnik Anwendung finden. Die Randbereiche dieser elektrischen Schaltungen sind durch Kunststoffe von der Art von Enoxvdkunstharzen zu fester Form zusammengefasst, um die Schaltkreise gegen Äussere Einflüsse, wie Feuchtigkeit, zu schützen. Die Leitungsanschlüsse der Schaltungseinheit sind mit dem jeweils anzuschliessenden Elementen fiber Verschraubungen verbunden und bilden eine Gruppe von Leitungen 18, die vorteilhafter Weise" aus dünnem Blech gebildet sind. Die Abdeckung 19 besteht aus Metall und zieht eich über das gesamte Kunststoffgehäuse hin.

109886/1181

BAD ORIGINAL

Dipl.-Ing. Heinz lesser, Patentanwalt

D — 8 Mönchen 81, Cosi ma st ta fc e 81 Telefon: (0811) 483820

- IO -

Sie dient als Abschirmplatte für den stufenweise veränderlichen Kondensator 13 und dient der Befesticrung einiger der Fein j ustieriEile, wie beispielsweise der Kontaktfeder und den Kontaktstiften 16. Darüberhinaus wird mit der Abdeckung 19 der Schwingkristall 9 in seiner Lage gehalten.

Wie in Fig.. 3 dargestellt, befindet sich auf der einen Oberfläche des Kunststoffgehäuses zugänglich eine Aussparung 20 für die Aufnahme des Kristallschwinaers bzw. dessen zylindrischen Gehäuses 9. Weiterhin ist eine Vertiefung 21 für den stufenweise veränderlichen Kondensator 13, der der Peineinstellung der Frequenz dient, vorgesehen. Schliesslich ist noch eine Ausnehmung 23 vorhanden, in die das Temneraturkomnensationselement 11 eingesetzt wird. Auf der Rückseite des Kunststoffgehäuses 8 befindet sich ein Hohlraum 22 für die Schwingkreis- und Teilerschaltung 17a, die mit Hilfe von MOS-Transistoren aufgebaut sind. Weiterhin befindet sich in dem Hohlraum 22 die Antriebsschaltung 17b des Motors, die mit Hilfe von integriertei Schaltkreistechnik hergestellt ist. Die Schaltkreise werden durch eine Silikonschicht 17c und eine Epoxyd-Kunstharzschicht 17d geschützt. Die für den stufenweise veränderlichen Kondensator vorgesehene Vertiefung 21 und der Hohlraum 22 sind,in Richtung der Dicke der Uhr gesehen, übereinander angeordnet.

Durch die ,Kanäle auf der einen und auf der anderen Seite des Kunststoffgehäuses gelingt es, die sieben Bauelemente des zeitstabilen Oszillators derart anzuordnen, dass die Verdrahtung mit Hilfe der Anschlussleitungen der Schrauben und der Kontaktstifte raumsparend durchgeführt werden kann und dass ein zeitstabiler Oszillator zur Verfügung steht, der als eine Baueinheit ausgebildet ist.

Mit der Erfindung ist es möglich, eine grössere Anzahl von Einzelteilen in einem beschränkten Raum wie dem einer Armbanduhi unterzubringen, als dies bei herkömmlichen Typen von mechanischen oder elektrischen Uhren der Fall ist. Die einzelnen Bau teile sind als Baueinheiten ausgebildet bzw. zu solchen zusaramei

10 9886/1181

BAD

Dipl.-Inq. Heini Lesser, Patentanwalt D - 8 München 81, Cosiitiastraf<e 81 Telefon: (0811) 483820

213H76 - li -

gesetzt, so dass sie leicht und schnell herzustellen , zu justieren und auszuwechseln sind. Insbesondere ist der zeitstabile Oszillator insgesamt als Baueinheit ausgebildet. Der zeitstabile Oszillator ist in dem für seine sichere Arbeitsweise erforderlichen Masse völlig abgeschirmt. Om eine Uhr hoher Präzision zu erreichen, ist das Schwinakristallgehäuse in dem KunstharzgehMuse festgelegt. Die festlegenden Teile weisen eine genügend hohe Plastizität auf, um von aussen auftreffende Stösse abzudämpfen, so dass eine aenüaend hohe Stosssicherheit gegeben ist. Durch die Anordnunq der Einzelteil« des zeitstabilen Oszillators in entsprechenden Ausnehmungen des Kunststoffgehäuses wird die Anzahl der in der Uhr festzulegenden Teile auf ein Minimum reduziert. Dabei werden die in dem Gehäuse untergebrachten Teile durch die einzige Metal1-abdeckunci gehalten, die zugleich als Abschirmung dient.

Betrachtet man die Gesamtzeit der zum Betrieb einer kristallgesteuerten Armbanduhr notwendigen Elemente, von denen einzelne den Grossteil des vorhandenen Platzes beanspruchen, so erscheint eine viereckige bzw. quadratische Uhrwerkform erwünscht. Der Markt verlangt aber auch nach Armbanduhren mit runder Uhrwerkform, dies ist bei Ouarzkristall-Armbanduhren nicht anders. Es ist daher erforderlich, rundberandete und dünn ausgeführte Uhrwerke herzustellen, deren Aussendurchmesser so klein wie möglich gehalten werden soll, wobei die notwendiaen Bauelemente an der runden Plattine der Uhr angeordnet werden müssen.

Wie in Fig. 5 dargestellt, ist die Batterie rund ausgebildet, und der Schwingkristall befindet sich in einem zvlindrischen Gehäuse. Die Antriebseinrichtuno des Impulsmotors weist unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades des elektro-mechanischen Wandlers eine grosse·' zylindrische Spule auf, die in dem zur Verfügung stehenden, rundberandeten Uhrwerkraum viel Platz beansprucht und darüberhinaus auch eine erheblich Dicke aufweist, so dass es unmöglich ist, andere Bauteile in Richtung der Dicke der Uhr über der Antriebsspule anzuordnen. Ähnliches gilt für die Batterie und das zylindrische Gehäuse des Schwing-

109886/1181

BAD ORIGINAL

Dipl.-lnq. Heinz Lesser, Patentanwalt

D - 8 MOndier Sl, Cosimastrafje 81 Teiefory, - 12 -

kristalles. Weiterhin bedürfen der Schwingkristall als Zeitnormal und die ihm zugeordneten elektronischen Schaltkreise Leitungen für die Zuführung elektrischer Energie und für die Abgabe des elektrischen Ausqangssignal.es. Die einfache und platzsparende Anordnung jeder dieser Leitungen und ihrer Verbindungen ist für die Raumgestaltung der elektronischen Uhr von Bedeutung.

Bei der in Fig. 5 dargestellten, eine runde Plattine 25 aufweisenden Uhr befindet sich ein Schaft 24 für die Anzeigekorrektur etwa im Bereich der Drei-Uhr-Anzeige. 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. Der zeitstabile Oszillatoi befindet sich in dem GehMuse 8, er besteht aus dem Schwingkristall als Zeitnormal und den diesem zugeordneten elektronischen Schaltkreisen und ist als eine Baueinheit ausgebildet. Das zylindrische Gehäuse 9 des Schwingkristalles ist in einer Aussparung des den zeitstabilen Oszillator aufnehmenden GehMuse untergebracht.Die Feinjustiereinrichtung 13 bis 16 für die Frequenz enthält den stufenweise einstellbaren Kondensator und das Temperaturkompensationselement 11, welches wiederum mit einem BaTi0₃-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 18b an der linken Seite des Gehäuses 8 (Seite der Antriebsspule) angeord net sind, während Verbindungsanschlüsse 18c für den Schwingkristall, ein Anschluss 18d für die Verbindung mit der Batterie und ein Rückstellanschluss 18 e sich an der rechten Saite des Gehäuses (Batterieseite) befinden. Mit 10 sind elektrische Signal- und Ausgangsanschlüsse des Schwingkristalles bezeichnet, der als Stimmgabel-Kristalloszillator ausgebildet ist. Die Anschlüsse 10 befinden sich an der selben Seite wie die

109886/1181

BAD ORfGiN¹AL

CHpl.-Ing. Heinz Lesser, PatentanwqU D - ? Mönchen 81. Cosimastrafce 81 Teieforw(^U) 483^20

Verbindungsanschlüsse 18 c, wodurch sich eine kurze und einfach Verbindung zu den elektronischen Schaltkreisen ergibt. Die Anschlüsse 12 verbinden den stufenweise schaltbaren Kondensator und den BaTiO_-Kondensator. Mit 28a bis 28c ist der elektromechanisch^ Wandler bezeichnet, der das elektrische Ausgangssignal der elektrischen Schaltkreise in Rotationsbewegungen des Rädergetriebes umsetzt. Die Antriebsspule 28a dieses Impuls motors ist etwa zylindrisch ausgebildet; auf ihren Kern aus magnetischem Werkstoff sind etwa 15000 Windungen eines Kupferdrahtes mit einem Durchmesser von 2,5/100 mm aufgewickelt·.

Der in Sekundenabstand auftretende Schaltimpulsstrom fliesst von der Antriebsschaltuncr gesteuert durch die Antriebsspule des Impulsmotors. Das dadurch in der Spule erzeugte magnetische Feld wirkt in den Statorteilen 28b 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 16 zusammenwirkt. Der insoweit nicht dargestellt« Rückstellmechanismus, der nahe dem Einstellschaft angeordnet ist, weist einen Schaltmechanismus auf, der mit einer Krone und mit dem Regulierhebel zusammenarbeitet. Mit Hilfe dieses Schaltmechanismus kann ein Teil der Teilerschaltung abgeschaltet werden, so dass das Ausgangssignal des Tellers verschwindet.

Hie oben erwähnt, ist bei der dargestellten und bevorzugten. Ausführungeform der Kristall-Armbanduhr nach der Erfindung jedei Bauteil auf der runden Plattine derart angeordnet, dass der Einetellschaft vorteilhafter weise nahe bei der Anzeigepoeitioi

109886/1181

BAD ORIGINAL

Dipl.-Itag. Heins Lesser, Patentanwalt D —8 Mönchen 81, Cosimastrafje 81

-¹⁴-2137476

"Drei uhr" liegt, während die Batterie im Anzeigebereich "Zwölf Uhr" angeordnet ist. Das Gehäuse für den zeitstabilen Oszillator als Zeitnormal, in welchem der Schwingkristall 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 Plattine von dem Einstellschaft, der Batterie, dem Gehäuse für den Oszillator und der Antriebsspule eingenommen. Der Regulier- bzw. Einstellmechanismus und der Rückstellmechanismus sind in einem Bereich um das Zentrum des restlichen Raumes der Plattine angeordnet, so dass jede Baueinheit in einer Ebene unter Vermeidung von Mbereinanderanordnungen vorgesehen ist.

Eine solche Anordnung ermöglicht eine einfache Verbindung der elektrischen Eingänge und Ausgänge und insbesondere eine flache und rundberandete Ausführung der Uhr. 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 Verbindung bzw. Lösen der Anschlüsse, was mit Hilfe von Schraub verbindungen geschieht. Auf diese Weise ist der Gegenstand der Erfindung vorteilhaft für den Kundendienst, wie beispielsweise für eine Reparatur, zugänglich.

Wie vorstehend geschildert, wird durch die Anordnung der Bauelemente der Quarzkristall-Armbanduhr auf der runden Palette erfindungsgemäss ein hochpräzises rundes Uhrwerk zur Verfügung gestellt, wobei die Vielzahl der zum Teil grossen Elemente . raumsparend und flach im Verhältnis zu bekannten Armbanduhren, untergebracht sind. Die erfindungsgemässe Armbanduhr eignet sich gut für die Massenherstellung.

109886/1181 BAD original

Claims (8)

1. Dipl.-lng. Heinz Lesser. Patentanwalt D —8 München 81, Cosimastrafje 81 Telefon: (0811) 483820

   PATEHTANSPRWC

   fly Quarzkristall-Annbanduhr mit einem Schwingkristall als

   Zeitnormal, gekennzeichnet durch ein Kunststoffgehäuse (5 bzw. 8), in das ein zeitstabilisierter . Oszillator eingesetzt ist, der als eine Baueinheit elektrischer Schaltkreise aufgebaut ist, die eine Schwingkreisschaltung (2 bzw. 17a) des Oszillators, eine Teilerschaltung (6 bzw. 17a) und eine Antriebsschaltung (7 bzw. 17b) für einen Wandler aufweisen.
2. 2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (8) eine Peinjustiereinrichtung (3 bzw. 13 bis 16) für die Oszillatorfrequenz und ein Temperaturkompensationselement (4 bzw. 11) umfasst, wobei die elektrische Schwingkreisschaltung (2 bzw. 17a) die Teilerschaltung (6 bzw. 17a) und die Antriebsschaltung (7 bzw. 17b) in paralleler Zuordnung unterhalb der Peinjustiereinrichtung angeordnet sind.
3. 3. Uhr nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, d a du rch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (8) auf seiner einen Seite eine Aussparung (2O) zur Aufnahme des Schwingkristalles, eine Vertiefung (21) für die Einlagerung der Peinjustiereinrichtung (13 bis 16) und eine Ausnehmung (23) zur Aufnahme des Temperaturkompensationselementes (11) aufweist, während auf der anderen Seite des Kunststoffgehäuses ein Hohlraun (22) für die Aufnahme der elektrischen Schaltkreise (17a, 17b) vorgesehen ist, wobei sich die Vertiefung für die Feinjustiereinrichtung oberhalb des Hohlraumes für die elektrischen Schaltkreise befindet.
4. 4. Uhr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

   109886/1181 bad original

   Dipl.-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt D — 8 München 81, Coiimostrafee 81 - Telefon: (0811) 483820

   - 16 -

   dadurch ge kenn ze lehnet, dass das Kunststoffgehäuse (8) mit einer Abdeckung (19) versehen ist, die eine Abschirmung für die Peinjustiereinrichtung (13 bis 16) und eine Halterung für den in der Aussparung (20) befindlichen Schwingkristall (9) bildet.
5. 5. Quar^krisfcall-Armbanduhrf, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,, gekennzeich net. durch einen Schwingkristall vom Stimmgabeltyp mit einer Oszillatorfrequenz von mehr als 16 kHz als Signalquelle und Zeitnormal, durch eine die Oszillatorfrequenz aufnehmende Schwingkreisschaltung (17a), die unter Verwendung von Metalloxyd-Siliziumtransistoren (MOS-Transistoren) aufgebaut ist, durch eine für die Teiluno der Oszillatorfrequenz vorgesehene Teilerschaltung (17a), die MOS-Transistoren aufweist, durch eine für die Verstärkung des AusgangssignaIes der Teilerschaltung vorgesehene Antriebs schaltung (17b) mit integrierten Schaltkreisen (IC) , durch einen Impulsmotor mit einem Anker (29) und einem Stator (28b, 28c) mit einer von den Auscrangssignalen der Antriebsschaltung gespeisten Antriebsspule (28a) und durch ein Rädergetriebe (30, 31).
6. 6. Uhr mit einem rundberandeten Uhrwerk nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine erste Baueinheit in Form einer Batterie (26) für die Energieversorgung^ durch eine zweite Baueinheit in Form eines Gehäuses (8) für den zeitstabilen Oszillator, in welchem der Schwingkristall (9), die Schwingkreisschaltung (17a), die Teilerschaltung (17a) und die Antriebsschaltung (17b) zusammengefasst sind, und durch eine weitere, mechanische Baueinheit, die den Impulsmotor (28a bis 28c) und das Rädergetriebe (.30,31) umfasst, wobei die Baueinheiten auf Sektorbereichen der runden Plattine (25) des Uhrwerkes angeordnet sind.
7. 7. Uhr nach Anspruch 6,dadurch gekennzeich-

   109886/1181

   BAD ORIGINAL

   213H76

   net, dass ein Einstellschaft (24) im Bereich der Drei-Uhr-Anzeige und die Batterie (26) im Bereich der Zwölf-Uhr-Anzeige der Uhr angeordnet sind, während die Baueinheit des zeitstabilen Oszillators (8) der Baueinheit der Batterie benachbart angeordnet ist, sich die Antriebsspule (28a) des Impulsmotors der mechanischen Baueinheit zwischen der Baueinheit des zeitstabilen Oszillators und dem Einstellschaft im RAndbereich der runden Plattine (25) befindet und der Rotor (29) und das Rädergetriebe (30, 31) der mechanischen Baueinheit im Mittelbereich der Plattine angeordnet sind.
8. 8. Uhr nach einem oder beiden der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe von Anschlüssen (18c) für Eingangs- und Ausgangssignale des zeitstabilen Oszillators, Anschlüsse (10) des Schwingkristalles und ein Speiseanschluss (18d) der Energiequelle (26) sich an der der Baueinheit der Batterie zugewandten Seite des Gehäuses (8) der Baueinheit des zeitstabilen Oszillators befinden, während an dessen entgegengesetzter Seite die Ausgangsanschltisse (18a) für den Motorantrieb vorgesehen sind.

   BAD ORIGINAL

   109886/1181