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Verfahren zur Bestimmung des Ganges und der Gangabweichung bei Uhren
und Uhrenteilen Zur Ermittlung des Ganges von Uhren, die mit schwingenden Gangreglern
versehen sind, ist eine Anzahl von Verfahren- bekannt. Diese können grob in zwei
Gruppen - unterteilt werden: in Verfahren, bei denen nur die wechselnde Standdifferenz
zwischen zu prüfender Uhr und einem Normal angezeigt oder registriert wird, wobei
es dem Prüfer überlassen bleibt, aus dieser Anzeige den Gang herzuleiten, und in
Verfahren, die eine direkte Ablesung des Ganges von einem Anzeigeinstrument oder
einem gedruckten Wert erlauben.
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Als Gangmesser kann man eigentlich nur Geräte ansehen, die nach einem
Verfahren der zweiten Gruppe arbeiten. In dieser kann man wieder mehrere Untergruppen
unterscheiden.
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Als erste Untergruppe wären Verfahren zu nennen, welche die Gangbestimmung
durch Messung der für eine bestimmte Phasenverschiebung zwischen Prüfobjekt und
Normal nötigen Zeit durchführen. Hierzu gehören die altbekannten Koinzidenzverfahren
und im weiteren Sinne auch jene Verfahren, welche das Zeitintervall zwischen einer
oder mehreren Halbschwingungen des Gangreglers, mittels hochfrequenter Zählverfahren
bestimmen.
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Als zweite Untergruppe solche Verfahren, welche die Gangbestimmung
durch Messung der Phasenverschiebung zwischen Prüfobjekt und Normal bei konstant
gehaltener Meßzeit vornehmen, wie z. B. das Gibbsche Stroboskopverfahren.
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Und als dritte Verfahren, welche die Gangbestimmung auf die Messung
eines Analogwertes zurückführen. Nach diesem Prinzip arbeitet z. B. das Gangmeßverfahren
auf Basis der Maxwellschen Kapazitätsmeßbrücke.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren, das im weiteren
Sinne zur zweiten Untergruppe gezählt werden kann.
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Gangmeßverfahren aller drei Untergruppen werden bis heute kaum in
größerem Umfang angewendet; statt dessen finden hauptsächlich Geräte Verwendung,
bei denen die wechselnde Standdifferenz zwischen zu prüfender Uhr und einem Normal
registriert wird. Dies ist darin begründet, daß der Gang nicht konstant ist, sondern
ständig schwankt. Jene Schwankungen rühren von der schwankenden Kraftzufuhr zum
Gangregler her; diegErfassung von Art und Größe dieser Schwankungen ermittelt einen
Einblick in die Funktion der Kraftübertragung. Zur Erfassung dieser Gangschwankungen
ist es erforderlich, möglichst jeder Halbschwingung des Gangreglers einen eigenen
Meßwert zuzuordnen; dieser Forderung kommen aber weder die bekannten Gangmeßgeräte
der beiden ersten Gruppen, welche nur einzelne Messungen vornehmen, noch die der
dritten Gruppe, deren Meßwertanzeige sich stetig ändert, nach. Die genannten, Standdifferenzen
registrierenden Geräte, die dieser Forderung am ehesten entsprechen, haben jedoch
eine Reihe anderer Nachteile. Von diesen seien erwähnt: Die Gangwerte werden nicht
unmittelbar angezeigt, sondern müssen erst hergeleitet werden; die Art dieser Herleitung
bedingt eine Tangensskala; es kann nur die Tatsache einer Gangschwankung festgestellt
werden, wogegen deren Größe kaum abgeschätzt werden kann.; bei starker Schrägstellung
der Standwertkurven ist deren Beurteilung zusätzlich erschwert usw. Demgegenüber
liefert das vorliegende Verfahren selbsttätig fortlaufend Gangwerte, wobei gewünschtenfalls
jeder Halbschwingung ein einzelner Meßwert zuordenbar ist; aus diesen können ebenso
selbsttätig genaue Werte der Gangschwankung gewonnen werden. Für den Fall, daß die
Gangwerte registriert werden, verläuft die Kurve der Gangwerte bei konstantem Gang
parallel zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers und ermöglicht daher auch
bei großen Gangwerten eine eaekte Beurteilung dieser Kurve. Die Neigung der Gangwertkurve
ist ein Maß
für die Gangschwankung. Dies geschieht erfindungsgemäß
dadurch, daß von einer aus der Bewegung des Gangreglers abgeleiteten ersten Impulsfolge
eine zweite Impulsfolge hergeleitet wird, deren Impulse einen konstanten, vorzugsweise
einstellbaren, ungefähr mehrere Halbschwingungen des Gangreglers umfassenden zeitlichen
Abstand von den jeweils zugeordneten Impulsen der ersten Impulsfolge besitzen, und
daß die Impulsintervalle zwischen den Impulsen der zweiten Impulsfolge und ihnen
nahe gelegenen Impulsen der ersten Impulsfolge mit zur Messung von Impulsabständen
geeigneten Methoden gemessen werden.
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Der Grundgedanke des Verfahrens zur Gangbestimmung ist dabei folgender:
In herkömmlicher Weise wird aus der Bewegung des Schwingsystems eine Impulsfolge
A hergeleitet. Aus dieser wird eine weitere Impulsfolge B so abgeleitet, daß jedem
Impuls A" ein Impuls B" eindeutig zugeordnet ist und daß der Abstand
T der zugeordneten Impulse A"-B" voneinander konstant ist. Der Betrag von
T ist dabei ungefähr gleich oder gleich der Zeit mehrerer Halbschwingungen des Gangreglers.
Der Abstand t zwischen den Impulsen A" und den ihnen nächstgelegenen der Folge B
hängt mit dem momentanen Gang linear zusammen und wird mit geeigneten Mitteln gemessen.
Es kann auch zweckmäßig sein, die so erhaltenen Meßergebnisse in Abhängigkeit von
der Zeit aufzuzeichnen, sofern dies nicht schon von selbst durch die Art der Messung
von t gegeben ist.
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Die Erzeugung der Impulsfolge B kann auf beliebige Art erfolgen. Eine
mögliche Ausführung ist, die Folge A um die Zeit T zu verschieben.
Einrichtungen, die eine Impulsverschiebung bewirken, sind in großer Anzahl bekannt.
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Der Ausdruck Impuls beinhaltet keineswegs nur elektrische Impulse,
sondern es sind hier darunter ganz allgemein beliebige diskontinuierliche Vorgänge
zu verstehen.
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Bezüglich der im Grundgedanken des Verfahrens zur Gangmessung geforderten
Konstanz von T ist zu bemerken, daß damit zwei Eigenschaften dieses Zeitintervalls
zum Ausdruck gebracht werden sollen: erstens die Tatsache, daß T bei allen zugeordneten
Impulspaaren gleich groß ist, und zweitens, daß T
störenden Einflüssen gegenüber
weitgehend unabhängig ist (z. B. durch Erzeugung in einem Quarzoszillator).
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Die Durchführung der Messung des Impulsabstandes t kann nach den verschiedensten
Methoden erfolgen. Am einfachsten wohl mittels einer Kathodenstrahlröhre, deren
Zeitablenkung, welche linar oder nichtlinear sein kann, vom zuerst eintreffenden
der beiden Impulse A", B" ausgelöst wird, oder auf ähnliche Art mittels Lichtstrahl-
oder direktschreibender Oszillographen. Ebenso sind hierzu geeignete mechanische
Vorrichtungen, Verfahren, welche diese Messung auf die Bestimmung von Strom- oder
Spannungsgrößen in komplexen Stromkreisen zurückführen, Zählverfahren usw. verwendbar.
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Außer einer Ablesung der Gangwerte durch einen Prüfer können diese
eventuell nach einer weiteren Bearbeitung zur Steuerung von Vorgängen bei der Fertigung,
Regulierung oder Sortierung von Uhren oder Uhrenteilen Verwendung finden.
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Hierzu kann man beispielsweise aus den Impulsen A" und B" weitere
Impulse A" und B" herleiten, deren Vorderflanke mit A" bzw. B" zusammenfällt
und deren Breite dem zulässigen Gang g in der Meßzeit T entspricht. Diese
Impulse A" und B" werden dann verschiedenen Gittern einer Röhre zugeleitet,
die nur dann Strom führt, wenn beide Impulse gleichzeitig die Röhre öffnen. -Zur
Beurteilung von Uhren ist neben dem Gang auch dessen gegebenenfalls vorhandene Veränderung,
die Gangschwankung, zu erfassen. Diese ist alsDifferenzenquotient des Ganges nach
der Zeit definiert. Die Erfassung der Gangschwankung erfolgt im einfachsten Fall
durch den Prüfer, der die Veränderung der Gangwertanzeige beurteilt bzw. die Neigung
der die Gangwerte darstellenden Punktfolge zur Bezugslinie feststellt. Eine derartige
Punktfolge kann man nicht nur auf mechanischem Wege erhalten, sondern auch dadurch,
daß man bei derMessung von t mittels einer nachleuchtenden Kathodenstrahlröhre,
wie oben erwähnt, den ersten bei beiden Impulse die horizontale Zeitablenkung auslösen
läßt, den zweiten zur Helligkeitsmodulation des Strahles benutzt und den Strahl
vertikal mit geringer Geschwindigkeit auslenkt. Ist es nötig, die Werte der Gangschwankung
ohne Mitwirkung eines Prüfers zu erhalten, so ist dies durch Bildung der Differenz
der Zeitdauer.verschiedener t möglich. Je nach den Erfordernissen der Messung wird
man dabei die Differenz von zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Impulsabständen
t; und t=+1, die Differenz zweier Impulsabstände ti und t;+" die nicht unmittelbar
aufeinanderfolgen, oder die Differenz zweier Summen
(q und u sind beliebige natürliche Zahlen, p = 2k +
q - 1) bilden.
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Diese Differenzbildung kann beispielsweise mittels Zählverfahren oder
durch Verfahren, die Ladungsmengen vonKondensatoren vergleichen, durchgeführt werden,
Der zeitliche Zusammenhang der Impulsfolgen A und Bist in F i g. 1 dargestellt.
Die zugeordneten Impulse A" und B" besitzen voneinander einen Abstand
t. Der Abstand t ist ein Maß für den Gang.
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Eine möglicheAusführungsform der Erfindung, die gleichzeitig die Verwendung
einer nicht elektrischen Impulsfolge B zeigt, ist in F i g. 2 dargestellt.
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Eine Scheibe S, die einen Wulst W trägt, rotiert mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
c). Eine Schneide SN, die diese Drehung nicht mitmacht, wird von einem Elektromagnet,
den man im Takt der Impulsfolge A erregt, gegen den Wulst W gepreßt.
Dieses periodische Auftreffen von SN auf W bewirkt mittels eines zwischengelegten
Farbbandes F die Entstehung von Farbtupfen TU auf dem Wulst W. Diese
Farbtupfen stellen an bestimmten ortsfesten Stellen, die längs des Wulstes W liegen,
Impulsfolgen dar, welche die Bedingungen für die Folge B erfüllen. Preßt man nur-
einen Registrierpapierstreifen R, der an einer solchen Stelle mit der gleichförmigen
Geschwindigkeit v senkrecht zum Wulst W bewegt wird, mittels eines Bügels B Ü und
eines weiteren Elektromagnet ebenfalls im Takt der Impulsfolge A gegen den Wulst,
so entsteht auf dem Papierstreifen eine Folge von Punkten, deren Abstand a von der
Bezugslinie 0 dem Impulsabstand A" -B" entspricht und
daher
mit dem Gang des Prüfobjektes linear zusammenhängt.
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Eine Modifikation des Grundgedankens sieht vor, das Zeitintervall
T jeweils so zu variieren, daß 'der Abstand t auf einen beliebigen festen Wert oder
Null gebracht wird, wobei die Anzeige des Ganges durch eine Vorrichtung erfolgt,
die mit der Vorrichtung, welche die Variation von T bewirkt, gekuppelt ist: Aus
Gründen, die mit dem speziellen Zweck einer Messung zusammenhängen und aus Gründen
konstruktiver Art, kann es zweckmäßig sein, daß die Impulsreihen A und
B neben den Impulspaaren An
und B" noch andere Impulse beinhalten,
die sowohl von dem Gangregler abgeleitet als auch anderweitig hinzugefügt sein können.
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Der günstigste Abstand T ist im allgemeinen vom Zweck der Messung
abhängig. So ist beispielsweise zur Regulierung von Uhren eine andere Größe von
T günstig als zur Erkennung von Fehlern oder zur Beurteilung der Qualität. Zur Messung
verschiedener Eigenschaften einer Uhr kann es daher günstig sein, aus der Impulsfolge
A mehrere Impulsfolgen B', B",
B' usw. so herzuleiten, daß jedem
Impuls An mehrere Impulse, nämlich Bn, B"", B""' usw. zugeordnet sind, wobei
sich diese Zuordnungen durch verschiedene Abstände T', T", T"' usw. unterscheiden.