DE3047492C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Uhrwerkanordnung für eine batteriebetriebene elektronische Uhr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Uhrwerkanordnung.

Es sind batteriebetriebene elektronische Uhren mit Analoganzeige, d. h. mit üblichen, sich drehenden Zeigern, bekannt, bei denen ein Schrittschaltmotor sehr exakt durch getaktete elektrische Antriebssignale angetrieben wird. Die Antriebssignale können dabei aus einem tran­ sistorisierten Impulsgenerator stammen oder aus einer integrierten Schaltung der ein Steuerquarz als Takt­ signalquelle zugeordnet ist.

Bei derartigen Uhren ist es üblich die elektrischen Bauelemente, wie z. B. einen Oszillatorkreis, einen Trei­ berkreis, eine Teilerschaltung und einen Quarzoszilla­ tor auf einem sogenannten Substratplättchen anzuordnen, welches dann an einem üblicherweise aus Kunststoff be­ stehenden Tragrahmen befestigt wird, der der Halterung bzw. Lagerung des Antriebsmotors, der Zahnräder des Uhr­ werks und einer Kontaktfeder dient sowie in einigen Fällen auch zur Aufnahme der Batterie selbst. Ein Substratplättchen, welches parallel speziell für die Verwendung in derartigen elektronischen Uhren geeignet ist, wird beispielsweise in der US-PS 39 58 408 beschrieben.

Bisher wird das Substratplättchen an dem Tragrahmen üblicherweise mittels mechanischer Befestigungseinrich­ tungen wie Schrauben oder Klammern befestigt, wie dies in der US-PS 37 80 521 beschrieben ist, die eine gattungs­ gemäße Uhrwerkanordnung offenbart. Dies ist insofern nachteilig, als eine erhöhte Anzahl von Bau­ teilen benötigt wird, um die Uhrwerksanordnung zusam­ menzubauen. Außerdem müssen die einzelnen Befestigungs­ einrichtungen eingeschraubt, angeklemmt oder auf son­ stige Weise angebracht werden, was einen entsprechenden Arbeitsaufwand mit sich bringt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte gattungsgemäße Uhrwerksanordnung anzugeben, bei der der Tragrahmen und das Substratplättchen schnell und bequem ohne besondere Befestigungsteile oder der­ gleichen miteinander verbunden werden können. Gegen­ stand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Her­ stellen einer solchen verbesserten Uhrwerkanordnung.

Die gestellte Aufgabe wird durch eine Uhrwerkanordnung mit den Merkmalen des Kennzeichenteils des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Das Verfahren zum Herstellen einer solchen Uhrwerkan­ ordnung ist gemäß der Erfindung durch folgende Ver­ fahrensschritte gekennzeichnet:

• a) Man ordnet den Tragrahmen und das Substratplätt­ chen relativ zueinander derart an, daß die in ihnen vorgesehenen durchgehenden Öffnungen miteinander fluchten;
• b) man befestigt an dem Tragrahmen eine Kontaktfeder derart, daß ein Teilstück derselben die fluchtenden durchgehenden Öffnungen durchgreift und auf der freien, vom Tragrahmen abgewandten Seite des Sub­ stratplättchens einen Kontaktstift bildet und
• c) man bringt an dem Kontaktstift eine Lötperle an, die den Kontaktstift leitend mit einem elek­ trischen Bauelement auf dem Substratplättchen verbindet und gleichzeitig einen mechanisch wirken­ den Sicherungskopf zum Zusammenhalten von Tragrahmen und Substratplättchen bildet.

Der entscheidende Vorteil des Herstellungsverfahrens und der Uhrwerkanordnung gemäß der Erfindung besteht dabei darin, daß durch einen Lötvorgang nicht nur eine der erforderlichen elektrischen Verbindungen geschaffen sondern gleichzeitig auch eine sichere mechanische Ver­ bindung zwischen Tragrahmen und Substratplättchen her­ gestellt wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine längliche Kontaktfeder für die Uhrbatterie an dem Tragrahmen beispielsweise durch Verkleben und/oder durch entsprechende Formgestaltung des Tragrahmens mit diesem verbunden und durchgreift fluchtende Öffnungen im Tragrahmen und im Substratplättchen derart, daß sie auf der vom Tragrahmen abgewandten Seite des Substrat­ plättchens in einem Kontaktstift endet. Zwischen diesem Kontaktstift und einem benachbarten Kontaktbereich wird dann eine Lötverbindung hergestellt, so daß sich eine Lötperle bildet, die einerseits eine elektrische Ver­ bindung zwischen der Kontaktfeder und der Schaltung auf dem Substratplättchen schafft und andererseits ei­ nen Sicherungskopf zum Zusammenhalten von Substratplätt­ chen und Tragrahmen darstellt. Dabei ist es günstig, wenn das Substratplättchen an anderer Stelle einen Vor­ sprung, beispielsweise eine vorspringende Nase, aufweist, welche von einer zugeordneten Aussparung am Tragrahmen aufgenommen wird, so daß zusätzlich zwischen dem Trag­ rahmen und dem Substratplättchen eine Steckverbindung hergestellt wird. Auf diese Weise wird bei einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel erreicht, daß der Tragrah­ men und das Substratplättchen an zwei Stellen sicher miteinander verbunden sind, nämlich einmal im Bereich der Steckverbindung und zum anderen im Bereich der Löt­ verbindung der Batteriefeder.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigt

Fig. 1 eine Unteransicht eines Tragrahmens einer be­ vorzugten Ausführungsform einer Uhrwerkanord­ nung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Tragrahmen gemäß Fig. 1 längs der Linie E-E in dieser Figur;

Fig. 3 eine Unteransicht des Substratplättchens der Uhrwerkanordnung;

Fig. 4 eine Seiteansicht des Substratplättchens ge­ mäß Fig. 3;

Fig. 5 eine Unteransicht der zusammengebauten Uhrwerkanordnung aus Tragrahmen und Substrat­ plättchen und

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Batteriekontakt nach dem Herstellen einer Lötverbindung.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen bevorzugten Tragrahmen, der in einer elektronischen Analoguhr das Gangwerk, den Elektromotor, insbesondere einen Schrittschaltmotor, zum Antreiben des Gangwerks sowie ein in Fig. 3 und 4 gezeigtes Substratplättchen tragen kann. Der Tragrah­ men 2 ist typischerweise aus isolierendem Material, ins­ besondere Kunststoff, gespritzt oder auf andere Weise derart hergestellt, daß er Aussparungen, Schlitze, Ka­ näle und dergleichen aufweist, um die verschiedenen von ihm getragenen Bauelemente aufzunehmen. Beispiels­ weise ist gezeigt, daß an dem Rahmen 2 eine L-förmige Batterie-Kontaktfeder 6 befestigt ist, und zwar spe­ ziell mittels eines Klebers 7, beispielsweise eines Ep­ oxidharzes, mit einem Flansch 2 a, der in einen Kanal 2 b des Rahmens hineinragt, wie dies besonders aus Fig. 2 deutlich wird. Der Rahmen 2 besitzt weiterhin einen ersten, beim Spritzen hergestellten, senkrechten Ka­ nal 2 c mit halbkreisförmigem Querschnitt, durch den eine nach oben abstehende Schulter 6 a der Kontaktfeder 6 hindurchgeführt ist. Der schräge Kontaktarm 6 b der Kontaktfeder 6 steht in eine im wesentlichen runde Aus­ sparung 2 d vor, die beim Spritzen hergestellt wird, um eine Batterie bzw. eine Knopfzelle aufzunehmen, welche die Uhr mit Energie versorgt, wie dies Fig. 1 zeigt.

Zu den am Tragrahmen 2 angeformten Gegenelementen für die Aufnahme von Bauteilen, welche von dem Substrat­ plättchen 4 getragen werden, gehören ferner ein recht­ eckiger Schlitz 2 e, der durch das Material des Rahmens 2 hindurchgeht, sowie eine damit verbundene Vertiefung 2 f, die nicht durch das Material des Rahmens 2 hin­ durchgeht. Dabei ist der Schlitz 2 e für die Aufnahme eines Quarzoszillators 8 bestimmt, während die Vertie­ fung 2 f für die Aufnahme der Zuleitungen 8 a des Quarz­ oszillators 8 bestimmt ist, wobei diese Zuleitungen 8 a zu Anschlußbereichen bzw. Kontaktbereichen des Sub­ stratplättchens 4 geführt sind (Fig. 4). Am Rand des Rahmens 2 ist außerdem ein seitlich offener Schlitz 2 g zur Aufnahme eines nach unten gerichteten Arms 9 a einer flexiblen Schalterplatte 9 vorgesehen, die an der Seite des Substratplättchens 4 befestigt ist. Weiterhin ist ein flacher Kanal 2 h vorgesehen, der von der Vertiefung bzw. Aussparung 2 d für die Batterie zum Rand des Trag­ rahmens 2 reicht und dazu bestimmt ist, den anderen Batteriefederkontakt 10 aufzunehmen, der mit einem Anschluß des Substratplättchens 4 verlötet ist. Außer­ dem ist am Rahmen 2 angrenzend an das eine Ende des rechteckigen Schlitzes 2 e ein senkrechter Vorsprung 2 i angeformt, in dem eine Aussparung 2 j vorgesehen ist, die geeignet ist, eine vorspringende Nase 4 a an dem einen Ende des Substratplättchens 4 nach Art einer Steckverbindung aufzunehmen.

Weiterhin sind an dem Tragrahmen noch weitere Elemente ausgebildet, beispielsweise runde Aussparungen 2 k, 2 l, 2 m, 2 n, 2 p und 2 q, die der Aufnahme von Getriebeteilen wie Zahnrädern und Wellen des Uhrwerks dienen. Wieder andere Formteile sind vorgesehen, um Elemente des Schritt­ schaltmotors aufzunehmen. Beispielsweise sind runde Bohrungen 2 r dazu bestimmt, Motorhalterungen aufzu­ nehmen, während eine Bohrung 2 s als Lager für den Rotor dient und eine rechteckige Vertiefung 2 t zur Auf­ nahme der Wicklung des Schrittschaltmotors. Dabei ver­ steht es sich, daß diese Formteile am Tragrahmen je nach Bedarf abgewandelt werden, um eine Anpassung an unterschiedlich aufgebaute Getriebe und Motorkonstruk­ tionen zu erreichen, wobei die Anordnung der Vertie­ fungen, Bohrungen und dergleichen im einzelnen je nach den Besonderheiten des Falles zu wählen ist.

Zu den weiteren Bauteilen, die am Substratplättchen 4 montiert sind, gehören eine gekapselte, integrierte Schaltung 11, Zuleitungen 12, Anschlußbereiche 13 und Anschlüsse 14.

Ein wesentliches Element des Substratplättchens 4 ist dabei die oben erwähnte vorspringende Nase 4 a, welche in die Aussparung 2 j des angeformten Vorsprungs 2 i des Tragrahmens 2 eingesteckt werden kann, um an einer ersten Stelle eine Verbindung zwischen dem Tragrahmen 2 und dem Substratplättchen 4 herzustellen. Ein weiteres wichtiges Merkmal des Substratplättchens 4 besteht da­ rin, daß eine zweite vertikale Öffnung 4 b vorgesehen ist, welche gegenüber der ersten halbkreisförmigen Öffnung 2 c des Tragrahmens ausgerichtet werden kann, um ein nach oben vorstehendes Teilstück 6 c der Kontakt­ feder 6 aufzunehmen, wie dies insbesondere in Fig. 6 gezeigt ist. Wie besonders aus Fig. 3 deutlich wird, ist der Anschlußbereich 14 a, welcher der zweiten durch­ gehenden Öffnung 4 b auf der freien, vom Tragrahmen 2 abgewandten Seite des Substratplättchens 4 zugeordnet ist, als ringförmiges Element aus leitendem Material ausgebildet, so daß die Öffnung im Substratplättchen 4 nicht verschlossen wird.

Der Zusammenbau des Substratplättchens 4 und des Trag­ rahmens 2 erfolgt, indem man zunächst die Nase 4 a des Substratplättchens 4 in die Aussparung 2 j am Vorsprung 2 i des Tragrahmens 2 einführt und dann die vertikale Öffnung 4 b des Substratplättchens 4 fluchtend gegenüber den nach oben vorstehenden Teilen 6 c und 6 d der Bat­ teriefeder 6 derart ausrichtet, daß die vorspringenden Teile durch die Öffnung 4 b gesteckt werden, wobei das Teilstück 6 d über die freie Seite des Substratplätt­ chens 4 vorsteht, wie dies Fig. 6 zeigt. Dieser Kon­ taktstift 6 d wird dann mit dem ringförmigen Anschluß­ bereich 14 a in üblicher Weise unter Verwendung von Löt­ zinn verlötet. Dabei ergibt sich eine "Lötzinnperle" 15, die nicht nur die Batteriefeder 6 mit dem Anschluß­ bereich 14 a und der damit verbundenen Leitung verbindet, sondern auch als Sicherungselement zum Festhalten des Substratplättchens 4 am Rahmen 2 dient. Zu diesem Zweck hat die Lötperle 15 vorzugsweise größere Abmessungen als die zweite senkrechte Öffnung 4 b. Fig. 5 zeigt, wie das Substratplättchen 4 und der Tragrahmen 2 an einer Stelle dadurch verbunden sind, daß die Nase 4 a des Substratplättchens 4 in die Aussparung 2 j des Vor­ sprungs 2 i eingreift und an einer zweiten Stelle da­ durch, daß an der Batteriefeder 6 die Lötperle 15 vor­ handen ist. Die Substrat/Trägeranordnung gemäß Fig. 5 kann nun in einem Uhrgehäuse (nicht dargestellt) mit Hilfe eines üblichen Tragrings befestigt werden, welcher mit ihr verschraubt oder verrastet sein kann. Außerdem ist das Zifferblatt (nicht dargestellt) der Uhr an der Oberseite der Substrat/Träger-Anordnung normalerweise mittels federnder, nach unten gerichteter Beine be­ festigt, welche in Nuten 2 w am Umfang des Tragrahmens 2 eingelegt und umgebördelt sind.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß vorstehend lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel erläutert wurde und daß dem Fachmann, ausgehend von diesem Ausfüh­ rungsbeispiel, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müßte.

Claims (9)

1. Uhrwerkanordnung für eine batteriebetriebene elektronische Uhr mit einem mit einer ersten durchgehenden Öffnung versehenen Tragrahmen mit einem mit einer zweiten durchgehenden, gegenüber der ersten durchgehenden Öffnung fluchtend ausgerichteten, zweiten Öffnung versehenen Substratplättchen, welches auf seiner vom Tragrahmen abgewandten Seite mindestens ein Bauelement trägt, und mit einer an dem Tragrahmen befestigten, länglichen Batteriefeder, deren eines Ende an eine Batterie anlegbar ist und deren anderes Ende an der von dem Substratplättchen abgewandten Seite des Tragrahmens in der Umgebung der ersten Öffnung anliegt und über die durchgehenden Öffnungen mit einer Leiterbahn des Substratplättchens elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (6 a, 6 c, 6 d) der Batteriefeder (6) die fluchtenden Öffnungen (2 c, 2 b) des Tragrahmens (2) und des Substratplättchens (4) durchgreift und an der vom Tragrahmen (2) abgewandten Seite des Substratplättchens (4) einen überstehenden Kontaktstift (6 d) bildet, der von einer aus leitfähigem Material bestehenden Perle (15) umgeben ist, welche den Kontaktstift (6 d) auf der vom Tragrahmen (2) abgewandten Seite des Substratplättchens (4) mit der Leiterbahn (Anschluß 14) verbindet.

2. Uhrwerkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Tragrahmen (2) als gespritztes Kunststoffteil ausgebildet und mit Aussparungen und Kanälen (2 d, 2 h bis 2 q, 2 r, 2 s) zur Aufnahme des Antriebsmotors, der Batterie und der Zahnräder und dergleichen versehen ist.

3. Uhrwerkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Substratplättchen (4) die Zeit­ steuerelemente (8, 11) der Uhr einschließlich ei­ nes Quarzoszillators (8) und einer integrierten Schaltung (11) trägt und Zuleitungen, Anschlüsse und Anschlußbereiche aufweist.

4. Uhrwerkanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der vom Tragrahmen (2) abgewandten freien Seite des Substratplättchens (4) rings um die durchgehende Öffnung (4 b) ein ringförmiger Kon­ taktbereich vorgesehen ist.

5. Uhrwerkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Perle aus leitfähigem Material eine Lötperle (15) vorgesehen ist.

6. Uhrwerkanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden über die Kontaktfeder (6) miteinander verbundenen Ele­ mente (2, 4) mit einem Vorsprung (4 a) versehen ist, welcher zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Bauelementen (2, 4) in eine entsprechende Aus­ sparung (2 j) des anderen Bauelementes eingesetzt ist.

7. Uhrwerkanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aussparung (2 j) an dem Tragrahmen (2) vorgesehen ist und daß der Vorsprung als vor­ springende Nase (4 a) an dem Substratplättchen (4) vorgesehen ist.

8. Verfahren zum Verbinden eines Tragrahmens und eines Substratplättchens in einer batteriegetriebenen elektronischen Uhr zur Herstellung einer Uhrwerkan­ ordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn­ zeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) Man ordnet den Tragrahmen (2) und das Substrat­ plättchen (4) relativ zueinander derart an, daß die in ihnen vorgesehenen durchgehenden Öffnungen (2 c, 4 b) miteinander fluchten;
• b) man befestigt an dem Tragrahmen (2) eine Kontakt­ feder (6) derart, daß ein Teilstück (6 c, 6 d) der­ selben die fluchtenden durchgehenden Öffnungen (2 c, 4 b) durchgreift und auf der freien, vom Trag­ rahmen (2) abgewandten Seite des Substratplätt­ chens (4) einen Kontaktstift (6 d) bildet und
• c) man bringt an dem Kontaktstift (6 d) eine Löt­ perle (15) an, die den Kontaktstift (6 d) leitend mit einem elektrischen Bauelement auf dem Sub­ stratplättchen (2) verbindet und gleichzeitig einen mechanisch wirkenden Sicherungskopf zum Zusammenhalten von Tragrahmen (2) und Substrat­ plättchen (4) bildet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Tragrahmen (2) und das Substratplätt­ chen (4) zusätzlich an einer zweiten Stelle durch eine Steckverbindung miteinander verbindet, indem man eine vorspringende Nase (4 a) an dem Substrat­ plättchen (4) in eine zugeordnete Aussparung (2 j) des Tragrahmens (2) einführt.