МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОННЫХ ЧАСОВ Российский патент 1997 года по МПК G04C3/14 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к приборам измерения времени и более точно касается механизма электронных часов.

Изобретение с успехом может быть использовано в наручных электронных часах, в том числе кварцевых.

Широко известен механизм, часов, содержащий двигатель (спиральную пружину), колесную систему для передачи вращающего момента от двигателя к спуску часов, связанному с балансом, и к приводу поворота стрелок. Опоры осей вращения выходного элемента двигателя, зубчатых колес колесной системы, баланса, привода поворота стрелок закреплены на двух расположенных параллельно платах, которые заключены в корпус часов.

Однако известный механизм содержит большое количество параллельно расположенных пластин (стекло, циферблат, две платы с закрепленными на них опорами, крышка корпуса), в результате чего часы имеют большую общую высоту, что является нежелательным признаком для наручных часов.

Известен механизм часов (FP, B 7921863), в котором в целях уменьшения общей высоты часов функции плат, несущих опоры осей вращения, выполняют крышка и циферблат часов. Часы с этим механизмом имеют достаточно малую высоту, однако характеризуются большой трудоемкостью сборки, определяемой необходимостью фиксации осей вращения в двух опорах в закрытом объеме. С учетом последнего данная конструкция механизма часов не нашла использования в массовом производстве.

Известен механизм часов (CH, A, 610178), содержащий двигатель, колесную систему, спуск с балансом, одну плату, на которой закреплены опоры всех осей вращения механизма. Часы с механизмом данной конструкции имеют небольшую высоту и проще в изготовлении, чем описанные выше, поскольку здесь сначала осуществляется сборка кинематической цепи механизма часов на открытой плате, а затем плата устанавливается в корпус часов.

Однако эта, как и упомянутые выше, конструкции относятся к механическим часам, у которых точность хода и надежность в основном определяются точностью изготовления и настройки балансного спуска, что является сложной и дорогостоящей операцией. Кроме того, в процессе эксплуатации механические часы требуют регулярного подзавода.

В настоящее время широкое распространение получили электронные часы, которые значительно дешевле механических, проще в изготовлении и удобнее в эксплуатации, при этом отличаются высокой точностью хода.

Известен механизм электронных часов (CB, B, 2094039), содержащий шаговый электродвигатель со статором, имеющим форму пластины с явно выраженными, расположенными один напротив другого полюсами и ротором, установленным в межполюсном пространстве статора с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной пластине статора, колесную систему, посредством которой ротор кинематически связан с осями вращения стрелок, и плату с закрепленными на ней опорами осей вращения ротора, зубчатых колес и стрелок.

В известном механизме функцию платы выполняет пластина статора, в которую запрессованы опоры осей вращения.

Конструкция такого механизма обеспечивает автоматизированную сборку узлов кинематической цепи, однако использование пластины статора в качестве основания для монтажа элементов кинематической цепи приводит к невоспроизводимости параметров шагового двигателя. Это вызвано механическими воздействиями на материал статора опор оси ротора, осей стрелок и осей колес кинематической цепи при их запрессовке в тело статора, необходимой для обеспечения межцентровых расстояний на уровне 5 7 мкм. Для уменьшения влияния операции запрессовки опор в статор их количество в этой конструкции механизма минимизировано до тех опор, что повлекло за собой не только отказ от классической схемы цепи между роторами и секундным колесом (исключен передаточный узел), но и использование оси колеса в качестве опоры, что снизило надежность механизма в целом.

Кроме того, магнитный материал пластины статора не обладает необходимыми прочностными характеристками для обеспечения жесткой и надежной фиксации в нем опор осей вращения.

В основу изобретения поставлена задача создать механизм электронных часов с такой конструкцией и расположением платы для крепления опор осей вращения, которое обеспечивало бы жесткую установку опор, исключало бы искажение магнитных характеристик статора и при этом позволяло бы выполнить механизм с минимальными размерами при высоте.

Эта задача решается тем, что в механизме электронных часов, содержащем шаговый электродвигатель со статором, имеющим форму пластины с явно выраженными расположенными один напротив другого полюсами, и ротором, установленным в межполюсном пространстве статора с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной пластине статора, колесную систему, посредством которой ротор кинематически связан с осями вращения стрелок, и плату с закрепленными на ней опорами осей вращения ротора, зубчатых колес и стрелок, согласно изобретению плата расположена в одной плоскости с пластиной статора и жестко связана с ней по меньшей мере частью пластины статора, при этом плата выполнена из магнитопроницаемого материала.

Целесообразно для повышения прочности соединения статора и платы пластину статора оснастить перемычкой, поперечное сечение которой существенно меньше поперечного сечения любого из полюсов, охватывающей плату по периметру и образующей в пластине статора отверстие по форме статора.

В этом случае для уменьшения общей высоты механизма часов возможно толщину платы выполнить меньшей толщины пластины статора.

В механизме электронных часов благодаря расположению платы с закрепленными на ней опорами согласно изобретению стало возможным, не увеличивая высоты механизма по сравнению с известными конструкциями аналогичного назначения, повысить надежность механизма за счет исключения механических воздействий на материал статора. Более того, расположение в одной плоскости конструктивно не связанных высотными размерами платы и статора позволило уменьшить толщину платы и соответственно снизить высоту опор осей колес кинематической цепи, а следовательно, и расстояния между колесами, которые в конечном счете определяют высоту механизма.

При этом толщина статора не влияет на высоту механизма и определяется требованиями организации магнитной цепи шагового двигателя. Исключение влияния платы, находящейся в магнитном поле статора, на параметры шагового двигателя достигнуто тем, что она изготовлена из магнитопроницаемого материала. На фиг. 1 показан механизм электронных часов, вид сверху; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, что и на фиг. 1, плата охвачена телом статора по всей боковой поверхности.

Механизм электронных часов, в описываемом примере кварцевых часов с аналоговой индикацией, изображенный на фиг. 1 и 2, содержит шаговый электродвигатель, включающий в себя статор 1, имеющий форму пластины с явно выраженными, расположенными один напротив другого полюсами 2, ротор 3, установленный в межполюсном пространстве статора 1 с возможностью вращения вокруг оси 4, перпендикулярной пластине статора 1, и электрическую катушку 5 возбуждения с сердечником 6, свободные концы 7 которого жестко скреплены с пластиной статора 1. Механизм содержит также колесную систему, представляющую собой кинематическую цепь, образованную находящимися в зацеплении колесами 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, посредством которой ротор 3 кинематически связан со стрелками часов. При этом колесо 19 выполнено заодно с осью 20 вращения часовой стрелки (не показана). Колесо 8 закреплено на оси 4 ротора 3, колеса 9 и 10 закреплены на общей оси 21 вращения, колеса 11 и 12 закреплены на оси 22 вращения секундной стрелки (не показана). Следует отметить, что колесо 15 установлено на оси 24 с возможностью проскальзывания относительно нее при переводе минутной стрелки.

Колеса 17 и 18 закреплены на оси 25, которая используется для ручного перевода минутной и часовой стрелок путем поворота головки 26.

Механизм часов согласно изобретению содержит также жестко связанную со статором 1 плату 27, на которой закреплены опоры осей вращения ротора 3 и колесной системы механизма. Так, одна опора 28 оси 4 ротора 3 жестко зафиксирована в отверстии 29 пластины 27, другая опора 30 оси 4 запрессована в опоре 28. Ось 22 вращения секундной стрелки установлена с возможностью вращения во втулке 31, которая запрессована в теле платы 27. Оси 21, 23 и 25 установлены в опорах, выполненных как одно целое с платой 27. В качестве этих опор могут быть использованы втулки, запрессованные в тело платы 27, или камневые опоры, также жестко закрепленные на плате 27.

Плата 27 расположена в одной плоскости с пластиной статора 1 и жестко связан с ней в описываемом примере частью своей боковой поверхности 32, прилегающей в боковой поверхноси 33 пластины статора 1. Полюса статора 1 выполнены имеющими форму "ласточник хвост", а в плате 27 имеются вырезы, точно повторяющие форму полюсов 2, при этом жесткое крепление платы 27 к пластине статора 1 обеспечено за счет точного совмещения их боковых поверхностей 32 и 33 по фигурным вырезам и полюсам 2.

Плата 27 выполнена из магнитопроницаемого материала, например, из латуни, алюминия или пластмассы, благодаря чему размещение ее участка в межполюсном пространстве статора 1 не препятствует формированию требуемого магнитного потока в зоне расположения ротора 3.

В варианте выполнения механизма электронных часов (фиг.3) в отличие от механизма, представленного на фиг. 1 и 2, пластина статора 1 снабжена двумя перемычками 34a, 34b, поперечное сечение каждой из которых существенно меньше поперечного сечения любого из полюсов 2, расположенных в плоскости статора 1, охватывающих плату 27 по периметру и образующих с пластиной статора 1 замкнутое отверстие по форме платы 27, благодаря чему плата 27 прилегает всей своей боковой поверхностью 32 к боковой поверхности отверстия в пластине статора 1. Этим обеспечиваются повышение жесткости соединения платы 27 с пластиной статора 1 и соответственно повышение надежности механизма в целом.

Высокая надежность соединения платы 27 с платой статора 1 в этом варианте выполнения устройства позволила выполнить толщину платы 27 меньшей, чем толщина пластины статора 1. За счет этого стало возможным уменьшение по сравнению с вариантом механизма, представленным на фиг. 1 и 2, высоты опор, осей вращения колесной системы и соответственно расстояния между зубчатыми колесами позволило уменьшить высоту механизма в целом.

Поскольку контуры платы 27 практически повторяют контур отверстия в пластине статора 1, при изготовлении обеих деталей используют один штамп, что обеспечивает взаимное жесткое крепление статора 1 и платы 27 при сборке за счет точного совмещения их боковых поверхностей 32 и 33, а также повышает технологичность изготовления платы 27 и статора 1.

Работа механизма электронных часов согласно изобретению практически не отличается от работы известных механизмов аналогичного назначения.

В то же время в механизме электронных часов согласно изобретению плата 27 и статор 1 образуют единую жесткую опорную конструкцию механизма, однако при этом механическая целостность статора не нарушается и он не подвергается механическим воздействиям со стороны опор осей ротора стрелок и колесной системы, что позволило повысить надежность работы часов в целом.

Повышение надежности также способствует использование в качестве материала платы 27 немагнитного материала, например, латуни, характеризующейся высокими прочностными характеристиками.

Использование: приборы измерения времени, в частности наручные электронные часы. Сущность изобретения: механизм электронных часов содержит шаговый электродвигатель со статором, имеющим форму пластины с явно выраженными полюсами и ротором, установленным в межполюсном пространстве статора, колесную систему, посредством которой ротор кинематически связан с осями вращения стрелок, и плату с закрепленными на ней опорами осей вращения. Плата расположена в одной плоскости с пластиной статора и жестко связана с ней по меньшей мере частью боковой поверхности, прилегающей к боковой поверхности пластины статора. Плата выполнена из магнитопроницаемого материала. Конструкция и расположение платы, согласно изобретению, позволили существенно уменьшить общую высоту часов при обеспечении их высоких технических характеристик. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Механизм электронных часов, содержащий шаговый электродвигатель со статором, имеющим форму пластины с явно выраженными расположенными один напротив другого полюсами, и ротором, установленным в межполюсном пространстве статора с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной пластине статора, колесную систему, посредством которой ротор кинематически связан с осями вращения стрелок, и плату с закрепленными на ней опорами осей вращения ротора, зубчатых колес и стрелок, отличающийся тем, что плата расположена в одной плоскости с пластиной статора и жестко связана с ней по меньшей мере частью своей боковой поверхности, прилегающей к боковой поверхности пластины статора, при этом плата выполнена из магнитопроницаемого материала. 2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что пластина статора снабжена перемычками, поперечное сечение которых существенно меньше поперечного сечения любого из полюсов, охватывающими плату по периметру и образующими в пластине статора отверстие по форме платы. 3. Механизм по п. 2, отличающийся тем, что толщина платы меньше толщины пластины статора.