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Kurzzeitmesser nach Art einer Zeitwaage Die Erfindung betrifft einen
Kurzzeitmesser nach Art einer Zeitwaage mit Registriereinrichtung, wie sie insbesondere
zum Messen oder zur Regelung des Ganges einer Uhr oder einer Maschine und/oder zum
Registrieren von Störungen in derartigen Getrieben dienen.
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Die Erfindung löst unter anderem die Aufgabe, die Prüf- und Untersuchungszeiten
namentlich bei Massenuntersuchungen, wenn die Kurzzeitmesser, mit denen der Vergleich
vorgenommen werden soll, entfernt :angeordnet sind, zu verkürzen, den Prüfvorgang
zu vereinfachen, die Auswertung durch die sehr übersichtliche Form der Registrieraufzeichnung
schnell durchführbar zu machen, und zwar bei geringem Papierbedarf und auch geringem
Platzbedarf. Die bekannten Kurzzeitregistriergeräte verwenden einen bandförmigen
Registrier= streifen, was einen beträchtlichen Papierverbrauch bedingt. Auch der
Vorschub des Registrierstreifens ist bei Verwendung teuerer Randverzahnung verhältnismäßig
ungleichmäßig. Außerdem ist nicht ohne weiteres zu übersehen, welche Schlagzahl
die untersuchte Uhr hat.
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Bei derartigen Kurzzeitmessern erfolgt der Vorschub des Bandes meist
durch einen Synchronmotor, der von einer Stimmgabel oder einem Schwingkristall im
Gleichlauf gehalten wird; dabei wird die Schreibeinrichtung quer zur Vorschubrichtung
des Registrierbandes vorgeschoben.
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Die Erfindung vermeidet die .aufgezählten Nachteile der bekannten
Geräte.
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Die Erfindung besteht vornehmlich in der Kombination folgender Merkmale:
Auf einer kreisförmigen Registrierfläche wird zwangsläufig auf einem Radius der
ruhend gedachten Registrierfläche eine (Schreibelektrode vorgeschoben. Durch
ständige
Berührung der Schreibelektrode mit der Registrierfläche, zwischen denen das Regi.strierblatt
liegt, werden Impulse von dem Geräusch des zu prüfenden Getriebes registriert. Dabei
dient als Maß für die Zeitabweichung der zu prüfenden Uhr der Zentriwinkel zwischen
den Schnittpunkten der geschriebenen Kurve und zwei konzentrischen Kreisen der Registrierfläche.
Während die Schreibelektrode über die Registrierfläche geführt wird, erzeugen die
von :der Uhr über ein Mikrophon erzeugten Impulse auf der Registrierfläche Marken,
die bei fehler- und gangfreien Uhren sich auf einem Radius der Registrierfläche
markieren und die in ihrer Folge die Registrierkurve bilden. Gangabweichungen geben
je nach ihren Vorzeichen vor- oder zurückgekrümmte, zügig verlaufende Kurven, während
z. B. Gangstörungen die Kurven ausgezackt oder sich schlängelnd verlaufen lassen,
die von Zahn- oder Echappementfehlern od. dgl. herrühren. Zur Vervollkommnung der
Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist die Drehzahl der Registrierfläche mit
30 U/min "-ewählt worden. Dadurch werden in vergleichsweise etwa gleichen
Winkelabständen auf dem Umfang der Registrierfläche .doppelt so viel Registrierkurven
geschrieben, wie der Schlagzahl der untersuchten Uhr entspricht, was schon lange
vor dem Ablauf des gesamten Registriervorgaciges zu erkennen ist. Die Kurven für
den Paletteneingang und den Palettenausgang werden abwechselnd, also getrennt voneinander
geschrieben und gestatten daher, durch ihren etwas unterschiedlichen Winkefabstand
auf die Exzentrizität der Unruh zu schließen. Es können also durch die Wahl dieser
Drehzahl ohne Verwendung auswechselbarer Getriebe oder auswechselbarer Takthalter
alle gängigen Uhren unterschiedlicher Schlagzahl ohne jede Umstellung untersucht
werden. Man könnte auch als Umdrehungszahl einen geradzahligen Bruchteil von 3o
U/min wählen, also z. BI. 15, 7, 5; doch wäre das durch die größere Zahl
der registrierten Kurven nicht unerheblich unübersichtlicher. In den Fig. .4a, d.b,
.Ic, q.d, :Ie ist die gute Auswertbarkeit an Hand von schematischen Registrierkurvenblättern
dargestellt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für die Schreibeinrichtung
ein Anschlag vorgesehen, der entweder in nicht weiter dargestellter Weise den Schreibschlitten
durch die Kraft des Antriebmotors abhebt, oder wie es sich besonders bewährt hat,
schließt der bewegliche Anschlag einen Kontakt für die Erregung eines Abhebeelektromagnets.
Der "#,bhebemagnet hebt den Schreibschlitten mit der Schreibfeder ab und kann durch
seinen Schaltkontakt den Synchronmotor stillsetzen und/oder die Schreibspannung
abschalten.
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Da es aber für den Betrieb häufig zweckmäßig ist, die Aufzeichnung
der Registrierkurve z. B. beim Regeln der zu untersuchenden Uhr bei schon frühzeitig
qualitativ erkennbarem Gangfehler vorzeitig zu korrigieren, gegebenenfalls auch
wieder fortzusetzen, so ist zur Verbesserung der Anordnung nach der Erfindung eine
von Hand einzustellende Einrichtung vorgesehen, die vornehmlich dazu dient, die
Schreibeinrichtung auf jeden beliebigen Punkt der Registrierfläche durch seitwärtiges
Verschieben des Schreibschlittens einzustellen, z. B. auch auf den Ausgangskreis
für eine neue Registrierkurve oder über die Schreibfläche hinaus, um bequem das
Registrierblatt auswechseln zii können. Man könnte aber auch das Abheben des Schlittens,
was nicht weiter dargestellt ist, durch eine weitere Beweglichkeit in senkrechter
Richtung bewirken. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Abheben auch bei einer
Zwischenunterbrechung der Registrierung, wie oben beschrieben, durch den .'llahebemagnet
bewirken zu lassen, der bei einer Zwischenunterbrechung über einen elektrischen
Handschalter am Schaltbrett erregt wird.
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:11s Registrierpapier kann entweder elektrochemisch durch Färbung
wirksames Papier oder vorzugsweise Funkenregistrierpapier mit größerer Leitfähigkeit
durch Beimengungen von Metallpulver zur Papiermasse verwendet werden, bei denen
die etwa stiftartige Schreibelektrode unmittelbar auf der Schreibfläche aufliegt.
Dadurch werden Aufzeichnungsfehler auch bei dem Funkenregistrierpapier durch Streuung
der Funkenbahn vermieden. Gemäß der Erfindung besteht der Teller für die Aufnahme
des Registrierblattes ganz oder an seiner Oberfläche, soweit diese mit dem Registrierblatt
in Berührung kommt, aus metallisch leitendem Werkstoff und dient als Gegenelektrode
für die Schreibelektrode. Ein besonderer Vorzug dieser Anordnung gegenüber anderen
elektrischen Schreibeinrichtungen ist der, daß sich das Registrierblatt satt gegen
die Telleroberfläche anlegt und während des Registriervorganges diesem gegenüber
überhaupt keine Bewegung ausführt, so daß keine die Genauigkeit der Registrierung
störenden Abhebungen des Papiers vorkommen können.
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Die Erfindung ist auch anwendbar bei Antrieb der Registriervorrichtung
durch ein von dem Takthalter heeinflußtes Schrittschaltwerk. Eine solche Maßnahme
dient vor allem zur Verminderung des Gesamtaufwandes, wenn als Normal eine Normalpendeluhr
bereits vorhanden ist. Mit dieser Anordnung kann in einfacher Weise .die Ganggenauigkeit
der zu untersuchenden Uhren festgestellt werden.
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man, wie z. B. bei Anordnungen mit Stimmgabel und Synchronmotorantrieb,
auch die übrigen Fehler feststellen, so ist es erforderlich, die vom Pendel in der
Zeiteinheit erzeugten Impulse zu erliöhen; dazu können in zeitgleichen Abständen
des Pendelausschlages mehrere Kontakte oder wegen der Vermeidung der Rückwirkung
auf das Pendel mehrere Richtstrahlen, vornehmlich Lichtstrahlen in Verbindung mit
einer lichtelektrischen Auslöseeinrichtung, vorgesehen werden.
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Der Gegenstand der Erfindung kann auch mit hutem Erfolg als Stoppuhr
verwendet werden, da mit der Registriervorrichtung bei genügend. hoch gewählter
Drehzahl noch Zeitmarkenabstände von '/ioooo Sekunde einwandfrei registriert werden
können. Dazu wählt man zweckmäßig die Umdrehungszahl der Registriereinrichtung zu
6o je
Minute. Statt der Uhrenimpulse werden dann von dem hinsichtlich
seiner Bewegungsdauer überwachten Gegenstand Anfangs- und Endimpulse, z. B, durch
Lichtschranken, ausgelöst, deren auf dem Registrierblatt geschriebener Winkelunterschied
die Kurzzeit, z. B. in i/2oo Sekunde, bequem abzulesen gestattet. Es können dabei
Geschwindigkeiten, auch diejenige des Farbumschlages oder der Magnetiisierungsänderung,
zeitlich überwacht werden. Bei geeignet gewähltem Vorschub der Schreibelektrode
können auch einwandfrei längere Zeiten als die einer Umdrehung entsprechenden gemessen
werden. In allen Fällen kann eine ganze Reihe Kurzzeiten ohne Sondermaßnahmen fortlaufend
aufgezeichnet werden. Sollen noch längere Zeiten auf Bruchteile von Sekunden genau
registriert werden, so wird :ein Zählwerk vorgesehen, das jeweils nach einer oder
einer ganzen Zahl von Umdrehungen fortgeschaltet wird. Die großen Zeiteinheiten,
z. B. Sekunden oder Minuten, werden dann am Zählwerk abgelesen, die Kurzzeiten:
von dem Registrierblatt.
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In den Fig. i bis 6 ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel,
und zwar einem Uhrenprüfgerät, dargestellt.
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In Fig. i ist ein schematischer Übersichtsplan eines Gerätes nach
der Erfindung dargestellt. i ist ein Mikrophon, das eine Federklammer für die Befestigung
der zu prüfenden Uhren besitzt. Das Mikrophon ist zweckmäßig ein Präzisionsmikrophon,
z. B. ein Kristallmikrophon oder :ein elektrodynamisches Mikrophon. Die durch die
Laufgeräusche der Uhr im Mikrophon i erzeugten Stromschwankungen werden einem mehrstufigen
Verstärker 2 zugeführt. Von dessen Ausgang wird der Strom einer Schreibelektrode
3 und einem Kopfhörer 4 zugeführt. Ein gestrichelt dargestellter Takthalter, die
Stimmgabel 5, wird mittels zweier nicht dargestellter Elektromagnete inbekann:ter
elektronischer Erregerschaltung mittels einer Schwingröhrenanordnung in einem Stimmgabelverstärker
6 erregt. Die Stimmgabel 5 ist in einem nicht dargestellten Thermostat mit Heizwicklung
und Feinthermometerkontakt angeordnet. Die Stimmgabel besteht aus einem Werkstoff,
der besonders wenig temperaturabhängig und damit ohne Einfluß auf die Stimmgabelfrequenz
ist; daher kann bei etwas geringeren Ansprüchen an die Genauigkeit auch ohne Thermostatheizung
gearbeitet werden. Der Mikrophonverstärker und der Stimmgabelverstärker werden aus
einem Netzanschlußgerät 7 gespeist, das für besonders hohe Genauigkeit durch bekannte
Mittel, wie Glimmstrecken oder auch durch zusätzliche Spannungsgleichhalter, stabilisiert
ist. Die Speisung des Thermostats kann auch mit ungeregeltem, zweckmäßig aber gut
gesiebtem Strom erfolgen, da der Thermometerkontakt die Wirkung von Netzspannungsschwankungen
ausgleicht. Die kreisförmige Registrierfläche 8 ist auf dem Registrierteller 9 befestigt,
der von einem Synchronmotor io angetrieben wird. In den Fig. 2 und 3 ist diese Registriereinrichtung
eingehend dargestellt. Der aus dem Stimmgabelverstärker 6 gespeiste Synchronmotor
io, ein vorzugsweise marktgängiger Uhrensynchronmotor, ist an einem Gestell i i
der Registriereinrichtung angeflanscht und treibt über ein möglichst zahnluftfreies
Getriebe 12a, 12b den Registrierteller 9 mit dem aufgelegten kreisförmigen Registrierblatt
8 an. Dieser Teller 9 besteht zweckmäßig, wie schon dargelegt, ganz aus metallisch
leitendem Werkstoff, da er an seiner oberen Fläche als Gegenelektrode für die Schreibelektrode
3 dient. Für die Zuführung der Schreibspannung schleift auf seiner Antriebsachse
eine Schleifkontaktfeder. Das Registrierpapier wird mit einem Knopf 13 auf
dem Registrierteller g befestigt. Während des Registrierbetriebes, also in der Zeit
der eigentlichen Schreibbereitschaft, wird die an dem Schreibschlitten 14 befestigte
Schreibelektrode aus Wolfram od. dgl. mit ihrer Schreibspitze in radialer Richtung
der ruhend gedachten Schreibfläche, vorzugsweise von innen hach außen, vorgeschoben,
und zwar wird sie bzw. der Schlitten durch das Gewinde der Gewindespilndel 15 mitgenommen,
die von dem Synchronmotor io in Umdrehungen versetzt wird. Die Mitnahme erfolgt
durch eine an dem Schreibschlitten angebrachte Schneide 16 (Fig. 3), die in den
Gewindegang der Spindel eingreift. Beim Erreichen des äußeren, auf der Registrierfläche
aufgedruckten Kreises durch die Schreibelektrode 3 trifft der Mitnehmer
17 des Schreibschlittens gegen einen vorzugsweise drehbeweglichen Anschlag
18, der bei seiner Umlegung einen Kontakt i9 zur Erregung des Abhebemagnets 2o (Fig.
3) erregt. Der Abhebemagnet hebt mit seiner an seinem Anker befestigten Hebelnase
21 den Schreibschlitten 14 und damit die Schreibelektrode 3 ab. Ein am Abhebemagnet,
einem Relais, angebrachter Kontakt 2:2 setzt den Synchronmotor io still und/oder
schaltet die Schreibspannung ab. Für die beliebige Unterbrechung und Fortsetzung
der Registrierung, für die Zurückstellung auf den Ausgangskreis oder an eine beliebige
Stelle der Registrierfläche oder auch für das seitwärtige Verschieben bis außerhalb
der Schreibfläche zwecks Auswechselns des Registrierblattes 8 dient ein von Hand
von der Schaltplatte 23 (Fig.5) aus mittels eines Knopfes einstellbares Federband
25, das mit einer Schlaufe an der gleichen Stelle des Schreibschlittens 14 angreift.
Diese Schlaufe ist nach unten stielartig ausgebildet und im Boden dies Gerätes federnd
gehalten. Die Bewegung erfolgt durch Verbiegen des Stieles vermittels Rechts- oder
Linksdrehung des Knopfes 24 auf der Schaltplatte 23.
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Der Schreibelektrode werden die verstärkten Impulse, die von den Laufgeräuschen.
der zu untersuchenden Uhr erzeugt werden, zugeführt. Die Registrierblätter sind
in Polarkoordinaten aufgeteilt, um den Anfang und das Endre einer Kurve und damit
die eventuelle Gangabweichung zu erfassen. Die Kurven der Aufzeichnung sind gerade
und radial, wenn die Uhr richtig geht. Bei vorgehenden Uhren läuft die Kurve spiralförmig
gekrümmt nach rechts, bei nachgehenden nach links.
l':' Winkeldifferenz
ergibt bei einer Laufzeit von 6o Sekunden 8 Sekunden Abweichung pro Tag. Die Zahlen
2o, 4o, 6o auf dem Registrierblatt bedeuten die Laufzeiten in Sekunden.
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In den Fig. 4a, 4b, 4c, 4d, 4e ist an mehreren schematischen Registrierkurven
dargestellt, wie die Auswertung solcher etwa mit dem Gerät nach der Erfindung vorgenommenen
Registrierung erfolgt.
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Die Fig. 4a entspricht in ihrer Größe etwa einem Originalregistrierblatt,
das mit einer Drehzahl von 30 U/min in einer Minute, gewonnen wird. Die Anzahl
der absatzweise geschriebenen Kurven auf dem Umfang, dividiert durch 2, ergibt die
spezifische Schlagzahl der untersuchten Uhr. Die geschriebene Kurve ergibt nach
2o Sekunden: Uhr geht vor, daraufhin Regulierung; nach 4o Sekunden: Uhr geht nach,
darauf Regulierung; nach 6o Sekunden: Uhr geht praktisch genau.
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Jeder Uhrschlag ergibt einen Querstrich, aus denen sich die Registrierkurve
zusammensetzt, Nach Fig.4b hat die Uhr nachgehende Tendenz und eine Schlagzahl 4.
Fig.4 c stellt eine Sekundenpendeluhr dar mit vorgehender Tendenz. In Fig.4d wird
eine richtiggehende Uhr mit der Schlagzahl 5 dargestellt. Die Fig. 4e ist ebenfalls
ein Normalschwinger; die Uhr geht aber nach. Der Doppelschlag bei jeder zweiten
Kurve ist auf Grund von Erfahrung auf eine schadhafte Ankerplatte zurückzuführen.
Bei diesen schematisch dargestellten Kurven werden abwechselnd einmal der Eingang
und einmal der Ausgang registriert, so daß z. B. nach Fig.4d fünf Kurven von dem
Eingang und fünf Kurven von dem Ausgang gebildet werden.
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In der Fig. 5 ist eine Gesamtansicht des Gerätes dargestellt. Das
pultförmige Gehäuse 26 besteht vorzugsweise aus gezogenem Stahlblech; es dient daher
auch zur wesentlichen Verbesserung der Abschirmung des Gerätes gegen elektrische
und magnetische Störfelder.
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In der Mitte der vorderen Stufe des Gehäuses ist ein Durchbruch für
die Registrierein:richtung mit dem Teller 9 und einem aufgelegten Registrierblatt
8 vorgesehen. Der Durchbruch hat einen eingesenkten Rand, so daß die Registrieranordnung
nicht über die Ebene des Gehäuses hervorragt. Links ist das Mikrophon i angeschlossen,
das eine kardanartige Schwenkvorrichtung für die festgeklammerte Uhr hat. Rechts
ist der Kopfhörer 4 für die akustische Überwachung der Uhr angeschlossen. Auf der
Vorderwand des Gehäuses 26 ist in einem Durchbruch die Schaltplatte 2-3 für die
Bedienungsgriffe des Gerätes vorgesehen. Dabei ist 24 der Stellknopf für die Abhebeeinrichtung
der Schreibeinrichtung. Die anderen Schalter dienen für das Einschalten, das Anheizen,
das Prüfen des Gerätes und die Regelung der Zeichenstärke.