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Apparat zur Prüfung von Uhren Die Erfindung betrifft einen Apparat
zum Prüfen von Uhren, insbesondere zur Feststellung, ob die zu untersuchende Uhr
genau geht, ob sie vor- oder ob sie nachgeht.
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Die Prüfung des Ganges einer Uhr wurde bisher gewöhnlich so vollzogen,
daß man die zu prüfende Uhr mit einem Chronometer von bekannter Ganggenauigkeit
verglich. Ein solches Verfahren läßt sich nicht schnell ausführen, sondern verlangt
zur Ausführung des Vergleiches eine längere Zeit, etwa a4. Stunden. Man hat nun
vorgeschlagen, das Uhrwerk aus dem Gehäuse herauszunehmen, die Unruhe auszubauen
und ihre Schwingungszahl nach einer geeigneten Methode festzustellen. Das Auseinandernehmen
und das nachherige Wiederzusammensetzen der Uhr ist jedoch umständlich, so daß dieses
Untersuchungsverfahren nicht befriedigend ist.
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Es ist auch bereits bekanntgeworden, die Schwingungen der Unruhe einer
fertigen Uhr auf akustischem Wege mit den Schwingungen einer Normaluhr zu vergleichen
oder auch die Schallschwingungen der zu prüfenden Uhr mittels eines Telefons oder
Mikrophons in elektrische Schwingungen zu verwandeln und auf elektrischem Wege das
Vorhandensein der Resonanz mit den Schwingungen der Normaluhr oder die Größe der
Abweichung von der Resonanzlage festzustellen und gegebenenfalls zu registrieren.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Apparates, welcher, sobald
die Uhr daraufgelegt wird, auf mechanischem Wege anzeigt, ob dieselbe genau geht
oder ob sie vor- oder nachgeht, wobei der Apparat gleichzeitig den Betrag der Abweichung
von der richtigen Geschwindigkeit anzeigt.
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Die Erfindung beruht auf dem bekannten physikalischen Prinzip, daß
das Moment eines Kräftepaares parallel zu seiner Achse verschoben werden kann. Nach
diesem Prinzip kann man ein an der Unruhe der Uhr wirkendes Kräftepaar ersetzt denken
durch ein solches, das um eine durch die Mitte der Uhr gehende parallele Achse wirkt.
Hieraus folgt, daß auch die Uhr selbst infolge der durch die Schwingbewegung der
Unruhe hervorgerufenen Reaktionskräfte einem Drehmoment unterworfen ist.
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Nach der Erfindung wird die zu untersuchende Uhr auf einem schwingbar
angeordneten Träger so gelagert, daß sie um eine zur Unruheachse parallele Achse
frei schwingen kann und daher mit der gleichen Schwingungszahl wie das Unruherädchen
in Schwingungen kommen kann. Die durch diese Schwingungen der Uhr selbst erzeugten
Bewegungsimpulse können einem an sich bekannten Resonanzschwingungsmesser, der aus
einer Mehrzahl resonanzfähiger Körper bekannter Schwingungszahlen, z. B. Pendeln,
besteht, mitgeteilt werden, und in dieser Art kann die Schwingungszahl der Umruhe
oder die augenblickliche Geschwindigkeit der Uhr dadurch bestimmt werden, daß man
feststellt, welches von den vorhandenen Pendeln die stärksten Ausschläge zeigt.
Eine
andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man, anstatt leine größere
Zahl von schwingungsfähigen Körpein zu verwenden und zu beobachten, welcher von
ihnen am stärksten schwingt, nur zwei Schwingungskörper verschiedener Eigenschwingungszahl
anwendet. Von diesen soll einer eine Eigenschwingungszahl besitzen, die ein wenig
größer ist als die, welche eine genau gehende oder ideale Uhrunruhe haben soll,
"während die Schwingungszahl des anderen ein wenig unterhalb dieser idealen Schwingungszahl
liegt.
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Geht die zu prüfende Uhr genau, so schwingen beide Schwingungskörper
mit gleichen Amplituden. Wenn sie dagegen zu schnell oder zu langsam läuft, so zeigt
in einem Fall der erste, im anderen Fall der zweite der Schwingungskörper einen
größeren Ausschlag als der andere.
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Wenn man in dieser Art nur zwei Resonatoren verwendet, so kann die
Bestimmung mit größter Genauigkeit ausgeführt werden, da die verschiedenen Größen
der Ausschläge innerhalb des geradlinigen, steileren Teiles der Resolianzkurven
benutzt werden an Stelle der flach ausgebildeten Maxima.
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Ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgebildeten Prüfeinrichtung
ist auf der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen Abb. i den Apparat in Ansicht,
Abb. ? den gleichen Apparat von der Seite gesehen, Abb.3 den Apparat in Ansicht
von oben. Der dargestellte Apparat besitzt eine Platte i, welche an einer Seite
mit zwei Lagern z und 3 versehen ist, in denen eine senkrechte Spindel ¢ drehbar
gelagert ist, an deren oberem Ende eine kreisförmige Auflageplatte (Träger) 5 zur
Aufnahme der zu untersuchenden Uhr -4 befestigt ist. Dieselbe ist in Abb. z und
3 in Strichpunktlinien erkennbar.
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An einem Teil der Auflageplatte 5 ist an ihrem unteren Ende ein übertragungshebe16
angebracht, welcher mit seinem oberen Ende in das gabelförmige Ende eines von einer
waagerechten Schwingwelle herabragenden und an dieser befestigten Kontaktstücks
7 eingreift. Die Schwingwelle 8 ist im Rahmen 9 des Apparates drehbar gelagert.
Zwei vorstehende Teile io und i i sind beiderseits des i,'bertragungshebels 6 angeordnet
und begrenzen dessen Ausschläge, so daß seine Schwingungen nicht übermäßig groß
werden können.
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An der Schwingwelle 8 sind, vorzugsweise mittels dünner, elastischer
Drähte 12, zwei Massen 13; 1 4. aufgehängt. Von diesen hat eine, 13, eine Eigenschwingungsdauer,
welche ein wenig unterhalb derjenigen der idealen Unruhe liegt, während die Schwingungsdauer
der anderen, 14, ein wenig oberhalb dieser idealen Schwingungsdauer liegt. 15 ist
eine Dämpfungsvorrichtung aus nachgiebigem bzw. elastischem Material, welche, wie
in Abb. z dargestellt, mit dem übertragungshebe16 in Eingriff kommt, um die Schwingbewegung
der Welle 8 zu begrenzen, wenn die zu untersuchende Uhr so konstruiert ist, daß
die Amplitudeihrer Schwingung sonst zu groß würde.
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Unterhalb der Pendel ist im unteren Teil des Rahmens eine graduierte
Platte 16 angeordnet, auf welcher eine Schar voneinander parallelen Querlinien 17
angebracht ist, um die Beobachtung der Schwingungsamplituden der Pendel zu erleichtern.
18 ist ein Lot, um den Apparat in eine genau waagerechte Lage bringen zu können.
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Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Konstruktion der Unruhe
von Uhren gewöhnlich so ist, daß sie genau 5mal in der Sekunde schwingen, also 3oomal
in der Minute, empfiehlt es sich, die Eigenschwingungszahl des einen Pendels 13
so zu wählen, daß sie ein wenig höher liegt als die der idealen Uhrunruhe, also
etwa bei 3oi Schwingungen in der Minute, während die Eigenschwingungszahl des anderen
Pendels 14 ein wenig unter der idealen Schwingungszahl, etwa bei 299 in der Minute
liegt. Sind die beiden Eigenschwingungszahlen der beiden Pendel so gewählt, so zeigen
die Pendel, wenn, die zu prüfende Uhr genau geht, beide' gleiche Ausschläge. Wenn
dagegen die Uhr zu langsam bzw. zu schnell geht, so wird das erste bzw. das zweite
Pendel stärker schwingen als das andere. Die Größe des Gangfehlers der Uhr kann
durch Vergleich der zueinander gehörigen Schwingungsweiten der beiden Pendel ziemlich
genau ermittelt werden.
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Um in gewissen Fällen, z. B. für den Transport, die Pendel ärr eueren
zu können, ist an dem Rahmen ein Knopf i9 vorgesehen. Durch einfache Drehung dieses
Knopfes wird die Platte 16 längs des Rahmens nach oben geschoben. «nährend gleichzeitig
das Klammerorgan -o um ein Gelenk nach unten gegen die erwähnte Platte 16 schwingt.
In dieser Art können die Pendel zwischen der Platte 16 und dem Stück 2o festgeklemmt
werden.
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Die Aufwärtsbewegung der Platte 16 und die Schwenkbewegung des Stückes
zo können von dem Knopf i9 aus mit Hilfe beliebiger bekannter Mittel ausgelöst werden,
z. B. durch einen nicht gezeichneten Zahntrieb oder Hebelmechanismus zwischen der
mit dem Knopf 19 verbundenen senkrechten Welle und den Teilen 16 und 2o.
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Der Apparat arbeitet wie folgt: Wenn. die zu untersuchende Uhr A auf
die Auflage 5 elegt wird, kommt die Uhr inei
folge der Reaktionskräfte,
welche durch die Schwingbewegung der Uhrunruhe hervorgerufen werden, in Drehschyvingungen.
Infolgedessen wird die Schwingwelle 8 mit Hilfe des Hebels 6 und des Kontaktstücks
(Gabelstück) 7 in hin und her drehende Bewegung gesetzt. Daher kommen die Pendel
13 und 14 in Schwingungen, wie in Abb. 3 durch Strichpunktlinien dargestellt
ist. Wenn die Schwingungszahl der Unruhe so reguliert ist, daß die Uhr genau geht,
also auf 300 Schwingungen in der Minute, so sind die Amplituden der Schwingungen
beider Pendel gleich.
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Geht dagegen die Uhr nicht genau, d. h. besitzt die Unruhe nicht die
richtige Schwingungszahl, so sind die Amplituden der Schwingungen beider Pendel
voneinander verschieden. In diesem Fall können die Schwingungsamplituden der Pendel
von oberhalb des Rahmens her beobachtet und mit Hilfe der Graduierungslinien 17
miteinander verglichen werden. Auf diese Art kann die Größe des Gangfehlers für
die augenblickliche Geschwindigkeit der Uhr bestimmt werden.
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Sowohl oben wie an den Seiten ist der Rahmeng zur Erleichterung der
Beobachtung mit Glasplatten bedeckt.
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Physikalisch kann eine Uhr als zwei durch eine Feder miteinander verbundene
Massen betrachtet werden, von denen eine die Unruhe ist, während die übrige Masse
der Uhr als die andere betrachtet werden kann. Bei der Schwingung eines solchen
Systems von durch eine Feder miteinander verbundenen Massen ist die Schwingungszahl,
wenn beide Massen vollständig frei schwingen, verschieden von der, die sich ergibt,
wenn nur eine der beiden Massen frei schwingen kann, und die andere festgelegt ist.
Man kann beweisen, daß die Schwingungsdauer, wenn beide Massen schwingen, kürzer
ist als wenn eine derselben festliegt.
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Aus diesem Grunde wird eine Uhr, obwohl sie an sich richtig geht,
schneller laufen als mit ihrer wirklichen Geschwindigkeit, wenn sie auf eine drehbare
Platte gelegt wird. Damit nun eine mit Hilfe der Vorrichtung geprüfte Uhr nach der
Herunternahme von der drehbaren Auflage richtig geht, muß die Schwingungsdauer des
Pendels vorher auf eine etwas kürzere Schwingungszeit eingestellt werden.
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In dem obigen Beispiel ist diese Korrektur nicht berücksichtigt worden,
genau genommen ist sie jedoch unbedingt erforderlich. Der Betrag dieser Korrektur
ist eine Funktion des Verhältnisses zwischen dem Trägheitsmoment der Unruhe und
dem des ganzen Uhrkörpers. Die Korrektur kann leicht vorgenommen werden, indem man
eine Zusatzmasse auf die drehbare Platte legt.
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Außer zu dem oben angegebenen Verwendungszweck kann der beschriebene
Apparat mit Hilfe einer Zusatzanordnung dazu benutzt werden, die Schwingungsdauer
eines Unruherades mit einer Feder festzustellen. Die Zusatzanordnung ist außerordentlich
einfach und beruht auf dem Prinzip, das Verhältnis von zwei Trägheitsmomenten konstant
zu halten. So kann einerseits der Apparat für einen allgemeinen Zweck mit praktisch
genügender Genauigkeit verwendet werden, und andererseits kann er zur Behandlung
zahlreicher Uhren der Massenfabrikation, von einander ähnlicher Bauart benutzt werden,
wobei ein außerordentlich hoher Genauigkeitsgrad erreicht wird.
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Die Erfindung kann abweichend von dem beschriebenen und dargestellten
Ausführungsbeispiel ausgeführt werden, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszufallen.
So können z. B. die Schwingungen der Uhr von dem schwingbar gelagerten Träger auf
elektrischem, anstatt auf mechanischem Weg auf die Schwingwelle übertragen werden.
Sie kann auch dazu benutzt werden, um mit Hilfe von elektrischen Kontaktschlüssen
in bekannter Weise einen Kurvenschreiber zu betätigen, mit Hilfe dessen die Schwingungszahl
unmittelbar mit der einer Normaluhr verglichen werden kann. Ferner kann die Auflage
5 in einer senkrechten statt in der waagerechten Ebene drehbar sein.