DE3242984C2 - Prüfgerät für Meßuhren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Prüfgerät für Meßuhren. In diesem ist ein feinfühlig veränderbares Prüfnormal in Form einer verstellbaren Verschraubung vorgesehen, mit der der Taststift der zu überprüfenden Meßuhr in der Lage kontrollierbar verändert werden kann. Die Zeigerstellung wird abgelesen und mit der errechneten Sollstellung des Zeigers in einer elektronischen Auswerteeinheit verglichen. Bei einer Vielpunkt-Überprüfung der Meßuhr druckt diese Auswerteeinheit ein Fehlerprotokoll mit Fehlerverlaufskurve und Tabellenwerten sowie mit daraus errechneten Fehlerkennwerten aus. Zur Rationalisierung der Überprüfung von Meßuhren ist die Verschraubung mittels eines Schrittmotors antreibbar, durch dessen Schrittfolge auch die Stellung des veränderbaren Prüfnormales erfaßt werden kann. Außerdem erfolgt eine selbsttätige und automatische Ablesung der Zeigerstellung über eine vorzugsweise faseroptische Sonde, die den gesamten Umfang der Zeigerskala bestreicht. Die Sonde ist vorzugsweise beweglich angeordnet und rotiert über den Skalenumfang hinweg.

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfgerät für Meßuhren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie ss beispielsweise aus de·· JP-OS 55-1 03 417 als bekannt hervorgeht.

Die dort gezeigte Einrichtung zum automatischen Prüfen von Meßuhren zeigt eine elektromotorische Verschiebung des Tasters der zu überprüfenden und zu diesem Zweck definiert horizontal aufgenommenen und gehalterten Meßuhr. Und zwar wird eine vertikal stehende planparallele Platte mit einer exzentrisch zum Taster liegenden Gewindebohrung durch eine elektromotorisch antreibbare Gewindespindel verschoben. An der einen Seite dieser Platte liegt der Taster der zu überprüfenden Meßuhr an, wogegen auf der gegenüberliegenden Seite gleichachsig zum Taster ein anderer Taster eines Eich-Feintasters mit einer wesentlich höheren Langenauflösung als der der zu überprüfenden Meßuhr und mit sehr guter Eichstabilität anliegt. An die Steigungsgenauigkeit und Geradlinigkeit des Gewindes und an die Lagergenauigkeit der Gewindespindel werden keine besonders hohen Anforderungen gestellt; auch ist die Gewindespindel — wie üblich — mit relativ grobem Verdrehspiel an die Motorwelle angekoppelt; derartige Fehler oder Streumöglichkeiten gehen nicht mit in das Prüfergebnis ein, weil für die genaue Ist-Lageerfassung des Meßuhren-Tasters ein gesondertes Wegmeßsystem, nämlich der Feintaster vorgesehen ist Bei dem Gewindetrieb handelt es sich lediglich um einen nicht messenden Verschiebeantrieb. Der entsprechende Elektromotor mit nachgeschaltetem drehzahlreduzierendem Getriebe ist als einfacher Motor ohne Schrittschaltmöglichkeit ausgebildet. Zwar ist der Elektromotor des Verschiebeantriebes mittelbar auch an die Auswerteeinheit angeschlossen, jedoch werden über diesen Anschluß keine Stellungssignale für den Taster der zu überprüfenden Meßuhr übertragen. Vielmehr wird über diesen Anschluß der Elektromotor während der automatischen Prüfung eingeschaltet bzw. nach Beendigung abgeschaltet. Definierte Weginkremente können mit dem Elektromotor nicht eingesteuert werden. Wahrscheinlich wird eine kontinuierliche Messung mit sehr langsamer, quasi-stillstehender Verschiebung der Platte und des Tasters der zu überprüfenden Meßuhr durchgeführt; während des Durchlaufes des Meßuhrenzeigers

durch die Position eines der diskret am Skalenumfang verteilt angeordneten Sensoren ist eine Vergleichsmessung möglich, d. h., es muß stets der Zeitpunkt einer Koinzidenz zwischen Zeiger und einem Sensor »erwischt« werden. Dies ist praktisch nur bei langsamem kontinuierlichen Zeigerumlauf möglich. Zeigerablesungen außerhalb der wenigen Sensorpositiönen sind nicht möglich. Vergleichsmessungen im echten Stillstand sind praktisch ebenfalls nicht möglich. Nachteilig an diesem Meßuhrenprüfgerät ist, daß Prüfrnessungen nur während des langsamen Durchlaufes und nicht bei beliebig vorgebbaren Tasterauslenkungen, sondern nur bei bestimmten Zeigerstellungen der zu überprüfenden Meßuhr möglich sind.

Bei einem anderen, marktüblichen Prüfgerät mit der Typenbezeichnung 865 E der Firma Mahr wird der verdrehbare Teil der Verschraubung manuell mittels eines Handrades verdreht. Die Ermittlung der Zeigerstellung erfolgt visuell durch den die Maschine bedienenden bzw. die Prüfung der Meßuhr vornehmenden Prüfer. Mit dem axialbeweglichen Teil der Verschraubung ist ein mit engen Strichmarken versehenes Glaslineal verbunden, dessen Stellung mittels einer optischen Abtastung erfaßt werden kann. Die tatsächliche Stellung des axialbeweglichen Teiles der Verschraubung bzw. des Prüfnormals, welches durch diese Verschraubung repräsentiert wird, kann an der Auswerteeinheit digital angezeigt werden. Die am Meßuhrenzeiger abgelesene Winkelstellung der Meßuhr muß jeweils manuell in die Auswerteeinheit über ein Tastenfeld eingegeben werden. Der Rechner ermittelt dann aus der am veränderlichen Prüfnormal vorgegebenen Taststiftposition einerseits und der eingegebenen Zeigerstellung andererseits den Anzeigefehler. Bei einer entsprechenden Vielpunkt-Überprüfung einer Meßuhr kann durch die Auswerteeinheit außerdem eine Fehlerverlaufskurve erstellt werden. Selbstverständlich können die ermittelten Fehler auch in tabellarischer Form ausgedruckt werden. Außerdem können die in dem Normblatt DIN 878 angegebenen Abweichungswerte /„, f_e und f_ges angegeben werden; auch diese Werte müssen aus den zuvor errechneten Einzelabweichungen errechnet werden. Aufgrund der manuellen Verstellung der Verschraubung, der visuellen Zeigerablesung und der manuellen Eingabe der Zeigerstellung in die Auswerteeinheit gestaltet sich bei einer üblicherweise vorgenommenen Vielpunkt-Überprüfung einer Meßuhr deren Überprüfung relativ zeitaufwendig. Außerdem ist während der gesamten Zeit eine qualifizierte Person ständig gebunden, im übrigen können je nach Konzentration und Ermüdungszustand der Person unbemerkt mehr oder weniger häufig Übertragungsfehler vorkommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das zugrundegelegte Prüfgerät dahingehend auszugestalten, daß zwir zum einen eine raschere und vor allen Dingen selbsttätig ablaufende Überprüfung einer Meßuhr möglich ist, daß aber auch zum anderen eine Prüfmessung im Stillstand und bei jeder beliebig vorgebbaren Tasterstellung der zu überprüfenden Meßuhr möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß auf zweierlei Weise, nämlich zum einen entweder durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 oder zum anderen durch die von Anspruch 5 gelöst. Dank des Antriebes des verdrehbaren Teiles der Verschraubung mittels eines Schrittmotors kann das veränderliche Prüfnormal nicht nur selbsttätig und in kontrollierbarer Weise verändert werden, sondern die Veränderung erfolgt auch wesentlich rascher als bei Handbetrieb und kann ohne zusatzlichen Weggeber und dennoch mit hoher Auflosung vorgenommen werden. Jede beliebige Anzahl von Schritten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schraubenstellungen kann vorprogrammiprt werden. Auch die Ablesung der Zeigerstellung erfolgt automatisch durch eine entsprechende den Skalenumfang der Meßuhr bestreichende Sonde. Diese kann auf dem Prinzip des glasfaseroptischen Lichtleitkabels beruhen und als Reflexauge oder als Durchlichtauge ausgebildet sein. Auch eine berührungslose induktive Zeigerstellungsermittlung mittels der Sonde ist möglich.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles noch kurz erläutert; dabei zeigt die einzige Figur einen Querschnitt durch ein Prüfgerät mit angeschlossener Auswerteeinheit

Die zu überprüfende Meßuhr 1 kann in eine Halterung 2 eingesetzt werden, die ihrerseits rasch auswechselbar im Prüfgerät aufgenommen ist Die Einklemmung der Meßuhr in der Halterung und die Befestigung der Halterung im Prüfgerät ist so gestaltet, daß in jedem Fall eine sichere und definierte Halterung der Meßuhr im Prüfgerät gewährleistet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Meßuhrentaststift 25 horizontal und die Zeigerachse 26 vertikal ausgerichtet, wobei die Skala 24 der Meßuhr nach oben weist. Die eingespannte Meßuhr ist nicht mehr frei sichtbar; vielmehr ist die Skala von der Vorrichtung zur automatischen Ablesung der Zeigerstellung überdeckt.

Das veränderliche Prüfnormal zur feinfühligen und kontrollierten Veränderung der Taststiftstellung besteht aus einer Verschraubung 3/4, von der die Schraube 3 axialbeweglich aber verdrehfest angeordnet ist und von der die Mutter 4 axial feststehend aber drehbar gelagert ist. Zu diesem Zweck ist die Mutter über axialspielfrei eingestellte Lager 6 in einem entsprechenden Gehäuse gelagert. Die Verschraubungsachse ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel gleichachsig zur Taststiftachse angeordnet. Die Schraube 3 ist über einen Anschlagfinger 8 am Verdrehen gehindert, der über eine Rolle 9 an einem Korrekturlineal 10 anliegt, durch welches Steigungsfehler innerhalb des Gewindes kompensiert werden können. Selbstverständlich kann eine entsprechende Korrektur anstelle dieser mechanischen Möglichkeit auch auf elektronische Weise innerhalb der Auswerteeinheit 22 vorgenommen werden. Der Meßuhrentaststift 25 liegt an der genau plan- und achssenkrecht geschliffenen Stirnfläche eines axial ausgerichteten Stiftes an der Schraube 3 an, der seinerseits in einer Buchse horizontal geführt ist. Die Mutter 4 ist über ein Wellengelenk 5 mit zwei kreuzweise angeordneten Federgelenken von einem Schrittmotor 7 aus antreibbar. Es können beispielsweise tausend Schritte je Umdrehung vorgesehen werden. Bei einer Steigung des Gewindes der Verschraubung von 0,5 mm und einer Teilungsgenauigkeit von ±3' des Motors können also an der Schraube 3 Vorschubschritte von 5 χ ΙΟ-⁴ mm ± 7 χ 10~⁵mm eingestellt werden. Das Wellengelenk 5 ist spielfrei an die Abtriebswelle des Schrittmotors 7 angeklemmt; die Federgelenke beseitigen ebenfalls jegliches Spiel. Durch das Federgelenk 5 soll trotz eines nie vollständig vermeidbaren Winkelfehlers zwischen der Mutternachse und der Motorachse die Mutter 4 zwangsfrei antreibbar sein.

Aufgrund des Schrittmotors kann nicht nur auf sehr rasche Weise die Schraube 3 und somit der Taststift 25

verstellt werden, sondern die Verstellung ist — ausgehend von einer als Null anzunehmenden Ausgangslage — auch ohne Meßsignal aufgrund der am Schrittmotor vorgegebenen bzw. während des Antriebes abgezählten Schritte sehr genau bekannt. Durch den Schrittmotorantrieb des drehbeweglichen Teiles der Verschraubung gestaltet sich also das Prüfgerät insoweit nicht nur einfacher als bekannte Prüfgeräte — Wegfall des Glaslineales oder eines entsprechenden Weggebers —, sondern das Gerät ist wegen der rascheren Verstellmöglichkeit auch rationeller.

An sich wäre es auch denkbar, eine Schraube elektromotorisch über einen kurzfristig und kurzzeitig antreibbaren Motor, z. B. ein Gleichstrommotor, anzutreiben und damit eine drehgesicherte Mutter zu verschieben. Der Schraubenbolzen könnte starr mit der Motorabtriebswelle gekoppelt sein; es brauchte kein Taumeloder Achsfehler-Ausgleich in Form eines spielfreien Wellengelenkes vorgesehen zu sein. Auch brauchte keine Steigungskorrektur für Gewindefehler vorgesehen zu sein; selbst der Verschleißzustand des Gewindes wäre weitgehend irrelevant für die Meßgenauigkeit. An der Mutter ist ein planparalleler Bund oder Arm angebracht, an dem parallel zur Gewindeachse einerseits die zu überprüfende Meßuhr mit ihrem Meßtaststift und andererseits gleichachsig dazu der Meßtaststift eines fein auflösenden inkrementalen Meßtasters für digitale Langwegmessung anliegt. Die zuletzt erwähnten Meßtaster arbeiten mit einem optisch abgetasteten Glasmaßstab und haben ein sehr hohes Auflösevermögen und eine hohe Eichstabilität. Gegenüber dieser denkbaren Lösungsmöglichkeit wird jedoch der Anmeldungsgegenstand mit relativ preiswertem Schrittmotor aus Kostengründen bevorzugt, bei dem der Schrittantrieb zugleich gewissermaßen den kostenaufwendigen Weggeber beinhaltet

Die oberhalb der Meßuhrenskala 24 in dichtem Abstand zur Meßuhr angebrachte Vorrichtung zur automatischen Zeigerablesung enthält eine in Lagern 12 spielfrei drehbar gelagerte Trommel 11, deren Rotationsachse 23 gleichachsig zur Zeigerachse 26 liegt. In der Trommel 11 ist ein Lichtleitkabel 13 angeordnet, weiches mit der Trommel umlaufen kann. An dem der Skala 24 zugekehrten Ende des Lichtleitkabels ist ein Reflexauge 14 exzentrisch zur Rotationsachse 23 angebracht, wobei der Zentrumsabstand so gewählt ist, daß das Reflexauge gerade im Bereich der Zeigerspitze liegt. In dem Lichtleitkabel 13 und dem Reflexauge 14 sind die außenliegenden Glasfasern mit einer Beleuchtungsquelle verbunden, die Licht auf die Skala bzw. den Zeiger werfen. In der Mitte des Lichtleitkabels sind demgegenüber gesonderte Glasfasern angeordnet, die das von der Skala bzw. dem Zeiger reflektierte Licht auffangen und es an einen opto-elektrischen Wandler 21 weiterleiten, in dem auch die erwähnte Lichtquelle angeordnet ist und in dem auch das in ein elektrisches Signal gewandelte Lichtsignal verstärkt wird. Das zuletzt erwähnte lichtauffangende Glasfaserbündel ist im Durchmesser höchstens so groß wie die Breite des Zeigers an seiner Spitze; durch den Durchmesser dieses Glasfaserbündels ist das Auflösungsvermögen bzw. die Empfindlichkeit des Reflexauges gegeben. Bei einer Breite des Zeigers an seiner Spitze von etwa 0,5 mm wird das Glasfaserbündel etwa einen Durchmesser von 0,4 mm aufweisen. Die Trommel ist über einen als Rundschnurriemen ausgebildeten Antriebsriemen 20 von einem Antriebsmotor 19 aus drehantreibbar, wobei zweckmäßigerweise eine Drehzahl von etwa 100 Umdrehungen je Minute für die Trommel 11 gewählt wird. Diese Drehzahl ist mit Rücksicht auf die Dauer der am Reflexauge anstehenden Hell-Dunkel-Signale beim Durchgang durch die Zeigerstellung gewählt. Mit der Trommel 11 läuft auch noch der bewegliche Teil eines Winkelgebers mit, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer am Umfang mit einer eng geteilten Strichmarkierung versehenen durchsichtigen Strichscheibe 16 und aus einer Lichtschranke 17 besteht, die die Durchgänge der Markierungsstriche erfaßt und als eine Folge von Hell-Dunkel-Signalen an die Auswerteeinheit 22 weitergibt. Es können beispielsweise tausend Markierungsstriche am Umfang der Strichscheibe angeordnet werden, was eine sehr hohe Winkelauflösung des Winkelgebers ergibt.

Anstelle eines Winkelkodierers wäre auch ein vorzugsweise Schwingquarz-gesteuerte Oszillator mit z. B. 10 MHz Schwingfrequenz denkbar, der die Impulse innerhalb der Zeitspanne zählt, die die Sonde für den Durchlauf zweier aufeinanderfolgender Zeigerpositionen benötigt. Die Winkelmessung würde hier gewissermaßen über den Umweg einer Zeitmessung erfolgen. Der Oszillator brauchte nicht im Bereich der umlaufenden Trommel angeordnet zu sein, sondern könnte mit in der Auswerteeinheit integriert sein. Allerdings würde diese Art der Winkelmessung einen Antrieb der Sonde mit sehr hoher Drehzahlkonstanz zumindest innerhalb jeweils einer Umdrehung und mit sehr genau bekannter Drehzahl voraussetzen. Es müßte praktisch für jeden Trommelumlauf aus der dabei auftretenden Impulszahl die mittlere Winkelgeschwindigkeit errechnet werden. Hier wird die Vereinfachung, die im Wegfall des Winkelkodierers liegt, verlagert auf vermehrten Aufwand in der Auswerteeinheit und in einem aufwendigeren, drehzahlstabilisierten Sondenantrieb.

An sich könnte der opto-elektrische Wandler 21 ebenfalls mit der Trommel 11 mit umlaufen, was jedoch eine Übertragung der elektrischen Signale über Schleifringe zu einem stillstehenden Abgang erforderlich macht Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein anderer Weg gewählt worden; und zwar ist an einer Schnittlinie 15 das umlaufende konzentrisch zur Rotationsachse 23 liegende Lichtleitkabel 13 in ein feststehendes Lichtleitkabel 18 überführt, wobei die beiden achssenkrechten Schnittflächen der beiden gegenübergestellten Lichtleitkabel genau konzentrisch zueinander liegen. Wegen des rotationssymmetrischen Aufbaus der beiden Lichtleitkabel kann trotz einer Relativverdrehung der beiden Kabel zueinander zum einen das zu Beleuchtungszwecken dienende Licht und zum anderen auch das Beobachtungssignal in der Kabelseele störungsfrei an der Schnittstelle übertragen werden. Voraussetzung ist eine genaue konzentrische Ausrichtung der beiden Kabelseelen bei geringem gegenseitigem Axialabstand der Schnittflächen.

Durch das Reflexauge 14 wird nicht nur die Stellung des — schwarzen — Zeigers vor dem weißen Hintergrund der Skala als kurzzeitiger Dunkelimpuls übermittelt, sondern es werden auch die Skalenstriche als — wenn auch schwächere und weniger eindeutige — Folge von Dunkelimpulsen übermittelt Jedoch bleibt die Dunkelimpulsfolge der Skalenstriche örtlich bzw. umfangsmäßig unverändert, wogegen das deutlichere Dunkelsignal der Zeigerstellung sich zeitlich verändert Die weniger deutlichen und lagekonstanten Hell-Dunkel-Signale der Skalenstriche werden aufgrund einer entsprechenden Programmierung der Auswerteeinheit ausgeblendet bzw. ausgeschieden. Lediglich das deutlichere

und zwischen zwei verschiedenen Messungen lageveränderte Signal der Zeigerstellung wird verwertet. Dabei können nach der Einsteilung einer neuen Taststiftposition — während der Verstellung des Taststiftes ist die Messung der Zeigerstellung ohnehin einschließlich einer kleinen Beruhigungszeit gesperrt — mehrere Durchgänge des Reflexauges durch die neue Zeigerstellung verwertet und aus den jeweils gemessenen Winkelpositionen ein Mittelwert gebildet werden.

Die Überprüfung einer Meßuhr mit dem neuen Prüfgerät gestaltet sich nun auf folgende Weise: Die Halterung 2 wird aus dem Prüfgerät entnommen und darin die Meßuhr 1 eingeklemmt. Anschließend werden beide Teile gemeinsam in das Prüfgerät eingesetzt und an der Auswerteeinheit das Startsignal gegeben. Der Antriebsmotor 19 beginnt zu laufen; die dabei ermittelte Zeigerposition wird als Nullstellung des Zeigers festgehalten. Entsprechend einer voreingestellten Schritt-Intervallfolge am Schrittmotor 7, beispielsweise von sechzig Schritten wird die Schraube 3 vorgeschoben, bis sie den Taststift 25 berührt. Der Zeiger der Meßuhr wird sich dementsprechend ebenfalls in einer Schrittfolge weiterbewegen, wobei vor einem Weiterverstellen der Mutter 4 durch den Schrittmotor 7 jeweils eine gewisse Wartezeit zur Ermittlung der Zeigerstellung abgewartet wird. Auf diese Weise wird nach und nach der gesamte Meßbereich der Meßuhr durchlaufen. Dabei erstellt die Auswerteeinheit 22 ein grafisches und/oder numerisches Protokoll über die Meßgenauigkeit der zu überprüfenden Meßuhr, wobei auch die eingangs bereits erwähnten genormten Fehlerkennziffern am Schluß errechnet und mitangegeben werden. Dieser ganze Vorgang nimmt etwa zwei bis fünf Minuten je Meßuhr in Anspruch. Demgegenüber sind bei einer Handverstellung der Verschraubung, einer visuellen Zeigerablesung und einer manuellen Übertragung der Zeigerstellung in die Auswerteeinheit etwa dreißig bis fünfzig Minuten je Meßuhr erforderlich. Die Prüfzeit kann also durch die Erfindung auf etwa ein Zehntel des bisherigen Zeitbedarfes reduziert werden. Dies ist bei Betrieben, die häufig Meßuhren zu Hunderten, wenn nicht zu Tausenden in Benutzung haben, ein beachtenswerter Vorteil. Denn die Qualitätssicherung der Fertigung erfordert eine Überprüfung der Meßuhren mindestens in einjährlichem Abstand. Darüber hinaus sind Dei außerordentlichen Vorkommnissen (Stoß, Reparatur oder dergleichen) auch Überprüfungen zwischendurch erforderlich.

Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen, daß anstelle des kontinuierlichen Antriebes der umlaufenden Sonde wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel auch ein diskontinuierlicher Antrieb parallel und proportional zum Antrieb des Schrittmotors 7 erfolgen kann, wobei auch für diesen zweiten Antrieb ebenfalls ein Schrittmotor vorgesehen wird. Dabei ist die Schrittfolge zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionen des Meßuhrentaststiftes entsprechend der Gewindeübersetzung der Verschraubung sowie der Übersetzung der Meßuhr zwischen Taststift und Zeiger gewählt Dadurch wird der Sonderantrieb gewissermaßen zu einem Nachführantrieb für die Zeigerstellung. Da die Winkelstellung der Sonde in diesem Fall bekannt ist ist der Winkelkodierer hier entbehrlich. Bei dieser Art des Antriebes muß jedoch die Sonde selber messend ausgebildet sein, wobei die Breite der Meßempfindlichkeit der größten zu erwartenden Fehlerstreubreite des Zeigers entsprechen muß. Beispielsweise sind Fehlerabweichungen der Zeigerstellung gegenüber einer Sollposition ±3 mm an der Zeigerspitze zu erwarten. Dementsprechend müßte die entsprechende Sonde eine Meßempfindlichkeit über einen Bereich von 6 mm hinweg aufweisen. Das Auflösungsvermögen der Sonde innerhalb dieses Bereiches müßte ebenfalls mindestens der Zeigerbreite entsprechen. Eine solche messende Sonde könnte durch eine Folge dünner Glasfaserbündel von etwa 0,4 bis 0,5 mm Durchmesser realisiert werden, wobei diese Glasfaserbündel unmittelbar aneinander angrenzen und eine bogenförmige Linie konzentrisch zur Zeigerachse bilden. Mindestens eines der erwähnten Glasfaserbündel stimmt dann lagemäßig mit der Zeigerstellung überein; auf dieses Faserbündel trifft dann kein Reflexlicht. Jedes der Faserbündel müßte mit einem opto-elektrischen Wandler gekoppelt sein; denkbar wäre auch, daß sämtliche Glasfaserbündel nacheinander von einem opto-elektrischen Wandler abgefragt werden. Hier bieten sich die sogenannten Fotodioden-Chips an, nämlich flächenhafte Fotodioden, die bei punktförmiger Bestrahlung je nach Position des auftreffenden Strahles eine zugeordnete Stromdifferenz abgeben. Es gibt linienförmige — gerade oder kreisförmig — und mehrzeilig flächenhafte Fotodioden, die eine Ortsauflösung bis auf wenige Mikrometer zulassen. Diese Elemente der Mikro-Elektronik sind bekannt; auf ihre Anwendbarkeit in der Längenmeßtechnik ist beispielsweise von Pavel im VDl-Bericht Nr. 448, 1982, Seiten 21 bis 31 hingewiesen worden. Derartige ortsauflösende Fotodiodenchips wären auch vorliegend mit großem Vorteil anwendbar. Auf dem Markt erhältliche Fotodiodenchips erreichen Genauigkeiten in der geometrischen Position von ±0,002 mm und sind in einem Abstand von 0,015 mm angeordnet. Die Taktfrequenz pro Diode kann bis zu 20 MHz betragen, d. h., daß ein kontinuierliches Abtasten der Istposition während der Zustellung durch den Schrittmotor möglich ist. Die Prüfzeit reduziert sich hierdurch auf ca. 5 Sekunden pro Meßuhr. Anstelle von 230 Meßpunkten könnten ca. 14 600 Meßpunkte pro Meßuhr erfaßt werden. Die sonst üblichen Meßschritte von 0,1 mm zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prüfpunkten reduzieren sich dadurch auf 0,0014 mm. Die Stellung des abgedunkelten Glasfaserbündels innerhalb der Reihe bzw. auf dem Fotodiodenchips repräsentiert dann die Lage der Zeigerstellung innerhalb der — dank des Schrittmotors als Nachführantrieb für die Sonde bekannten — Stellung der messenden Sonde. Die Abweichung dieser Zeigerstellung gegenüber der zu erwartenden Sollstellung ist dann unmittelbar der Anzeigefehler der Meßuhr. Zwar ist hier die Sonde komplizierter aufgebaut als beim zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel, jedoch kann der Fehler leichter ermittelt werden. Es sei in diesem Zusammenhang noch darauf hingewiesen, daß der Drehantrieb der Trommel bei dem zuletzt geschilderten Ausführungsbeispiel nicht über einen Riemen, sondern ebenfalls von einem spiel- und schlupffrei angekoppelten Schrittmotor erfolgen muß.

Als weitere Variante einer automatischen Zeigerstellungsablesung wäre es auch denkbar, eine ebenfalls nach dem Glasfaserprinzip ausgebildete Sonde stillstehend in Gegenüberstellung zur Skala 24 anzuordnen, wobei die Sonde als sich über den ganzen Skalenumfang erstreckende messende Ringsonde ausgebildet ist, deren Meßempfindlichkeit ebenfalls mindestens etwa der Zeigerbreite entspricht Was oben für einen bogenförmigen Bereich von etwa ±3 mm beschrieben wurde, müßte hier am gesamten Skalenumfang innerhalb der Ringsonde vorgesehen sein. Das heißt, es müßte eine lückenlose Folge dünner Glasfaserbündel sich über den

gesamten Skalenumfang erstrecken, wobei jedes einzelne Glasfaserbündel entweder mit einem gesonderten opto-elektrischen Wandler gekoppelt ist oder wobei sämtliche Glasfaserbünde! nacheinander von einem opto-elektrischen Wandler oder einen Fotodiodenchips auf Lichthelligkeit abgefragt werden. Zwar ist hier die Sonde noch komplizierter aufgebaut als die obenerwähnte messende Sonde, jedoch ist die Ablesevorrichtung durch Wegfall des Antriebes in mechanischer Hinsicht wesentlich einfacher. Innerhalb und außerhalb der durch die lückenlose Folge messender Glasfaserbündel beschriebenen Kreislinie sind an der beschriebenen Ringsonde lichtzuführende Glasfaserbündel angeordnet, über die die Skala beleuchtet werden kann. Statt dessen wäre jedoch auch die Beleuchtung über eine unmittelbar im Innern der Ringsonde angeordnete Lampe und die Fokussierung des Lichtes auf einem Ringspalt denkbar.

Anstelle der glasfaseroptischen Ringsonde wäre es auch denkbar, die Skala der zu überprüfenden Meßuhr ringförmig am Umfang auszuleuchten und mittels eines geeigneten Objektives das Bild der Skala und vor allem des Zeigers scharf auf einen in der Abbildungsebene des Objektives angeordneten Fotodiodenchip abzubilden. Durch die Lage des dunklen Zeigerabbildes auf dem Fotodiodenchip kann dessen Stellung genau meßtechnisch erfaßt und an die Auswerteeinheit weitergeleitet werden. Der Fotodiodenchip könnte eine ringförmige Anordnung seine Lichtempfindlichkeit mit beispielsweise etwa 730 Fotodioden am Umfang oder eine Matrix-Anordnung aufweisen mit 400 χ 400 Fotodioden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

35

40

45

50

55

60

65

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Prüfgerät zur automatischen Prüfung von Meßuhren, mit einer die zu überprüfende Meßuhr definiert aufnehmenden Halterung, mit einer als feinfühlig veränderbares Prüfnormal dienenden, aus Schraube und Mutter bestehenden Verschraubung, von der ein Partner elektromotorisch verdrehbar aber axial feststehend und der andere verdrehfest aber axial beweglich gelagert ist, wobei die Lageveränderung des axial beweglichen Partners der Verschraubung jeweils bekannt und nach außen anzeigbar und/oder als elektrisches Signal weiterleitbar ist, mit einer die Zeigerskala der Meßuhr in dichtem Abstand überdeckende Sonde zur Ermittlung der Zeigerstellung an der Meßuhr während deren Oberprüfung, ferner mit einer an Sensoren bzw. Signalgebern des Prüfgerätes angeschlossenen elektronischen Auswerteeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß der Taststift (25) der zu überprüfenden Meßuhr (1) gleichachsig zur präzise ausgeführten und gelagerten Verschraubung (3, 4) angeordnet ist, daß der Elektromotor zum Antreiben des verdrehbaren Partners (4) der Verschraubung (3, 4) ein spielfrei mit ihm (4) gekoppelter Schrittmotor (7) ist, dessen Schrittzahl je Antriebsspiel vorwählbar und an die Auswerteeinheit (22) als Stellungssignal weiterleitbar ist und daß die auf einen Bruchteil des Skalenumfangs beschränkte Sonde (14) konzentrisch zur Zeigerachse drehbar gelagert, jedoch exzentrisch zu ihr angeordnet und mit einem Drehantrieb (19) versehen ist, derart, daß sie den Umfang der Zeigerskala bestreicht und an der Stelle einer Koinzidenz zwischen Zeiger und Sonde (14) ein Signal erzeugt und daß die Sonde (14) mit einem vom Koinzidenzsignal ansteuerbaren Winkelkodierer (16,17) gekoppelt ist.

2. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (14) Teil eines glasfaseroptisehen Lichtleitkabels (13) ist

3. Prüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Koinzidenz-Empfindlichkeit der Sonde (14) etwa mit der Zeigerbreite übereinstimmt und daß der Drehantrieb (19) kontinuierlich antreibend ausgebildet ist.

4. Prüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Koinzidenz-Empfindlichkeit der Sonde etwa mit der größten zu erwartenden Soll/Ist-Abweichung am Zeigerende übereinstimmt, daß die Sonde innerhalb dieser Empfindlichkeitsbreite messend ausgebildet ist, wobei die Meßempfindlichkeit mindestens etwa der Zeigerbreite entspricht und daß der Drehantrieb der Sonde als eine entsprechend der Meßübersetzung zwischen Taststifthub und Zeigerwinkel einschließlich der Gewindeübersetzung der Verschraubung proportional und jeweils gleichzeitig zum Schrittmotor der Verschraubung mittels eines weiteren Schrittmotors antreibbarer Nachführantrieb ausgebildet ist.

5. Prüfgerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taststift (25) der zu überprüfenden Meßuhr (1) gleichachsig zur präzise ausgeführten und gelagerten Verschraubung (3, 4) angeordnet ist, daß der Elektromotor zum Antreiben des verdrehbaren Partners (4) der Verschraubung (3,4) ein spielfrei mit ihm (4) gekoppelter Schrittmotor (7) ist, dessen Schrittzahl je Antriebsspiel vorwählbar und an die Auswerteeinheit (22) als Stellungssignal weiterleitbar ist und daß die Sonde als stillstehende, sich über den ganzen Skalenumfang erstreckende messende Ringsonde nach dem Glasfaserprinzip ausgebildet ist, deren Meßempfindlichkeit mindestens etwa der Zeigerbreite entspricht.

6. Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasersonde (14) mit einem opto-elektrischen Wandler (21) gekoppelt ist

7. Prüfgerät nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mitumlaufendes Lichtleitkabel (13) von der exzentrischen Glasfasersonde (14) gleichachsig zur Rotationsachse (23) verläuft und über ein Paar einander entgegengestellter achssenkrechter Lichtleitkabel-Schnittflächen (Schnittstelle 15) in ein stillstehendes gleichachsig angeordnetes Lichtleitkabel (18) übergeht, das zu dem stillstehend angeordneten Wandler(21) führt.