DEP0004763DA - Verfahren und Einrichtung zum Abgleichen schwingender Elemente - Google Patents

Description

Ärmelderin: Stuttgart, den 12.Märζ 1948

AIfiο Jungmann P 68 Bk/Sch

Werkstätten für J\inktechnik

Hamburg

Werk iSislingen/Pils

Vertreter?

Patentanwalt

Dipl.-Ing.Max Bunke

Stuttgart-N

Fritz--t3lsasstr.2

Verfahren und Einrichtung zum Abgleichen schwingender Elemente.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abgleichen der Schwingungsdauer schwingender Elemente, zum Vergleich dieser Schwingungsdauer mit der eines Normalelements und auf die zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Einrichtungen.

Is waren bereits mehrere Verfahren bekannt, um anzuzeigen, ob ein zu prüfendes schwingendes Element mit höherer oder niedigerer Frequenz schwingt als ein Normalelement. Man bedient sich hierbei sogenannter "Zeitwaagen" oder nimmt eine Anzeige über Kathodenstrahl zil Io graphen vor. Eine ruhige, leicht ablesbare Anzeige ist hierbei meist nicht möglich. In jedem Fall war ein Abgleichen von Hand notwendig, so daß die Genauigkeit und Gleichmäßigkeit des Abgleichens von der Geschicklichkeit des Prüfers abhängig war. In keinem bisher bekannt gewordenen Fall war es möglich, das Abgleichen voll-selbsttätig vorzunehmen.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden ein Steuerelement und ein abzugleichendes Element in Schwingungen versetzt und diese Schwingungen zur Erzeugung von periodischen elektrischen Spannungsstößen gleicher oder vielfacher Frequenz benutzt, die, z.B. über Kippschwingungen, in eine Wechselspannung ebenfalls gleicher oder vielfacher Frequenz umgewandelt werden, wonach beide Bpannungszweige, der vom Steuerlement und der vom abzugleichenden Element kommende, gegebenenfalls verstärkt, einer vorzugsweise mit einer Anzeigevorrichtung versehenen, frequenzdifferenzabhängig arbeitenden Einrichtung zugeleitet werden.

Das Verfahren nach der Erfindung gibt eine eindeutige, leicht ablesbare Anzeige. Vor allem bietet es die vorteilhafte Möglichkeit, die in Abhängigkeit von der Frequenzdifferenz arbeitende Einrichtung zum Steuern einer anderen Einrichtung zu benutzen, die auf die Schwingungsdauer des abzugleichenden Elements zurückwirkt, also das Abgleichen voll-selbsttätig vorzunehmen.

Die in Abhängigkeit von der i'requenzdifferenz arbeitende Einrichtung kann verschiedenartig ausgeführt sein.

Bei einer Ausführungsform mit elektrischer Anzeigevorrichtung steuert diese den Antrieb für das selbsttätige Abgleichen des schwingenden Elements z.B. auf licht elektrischem Wege. Bei einer anderen Ausführungsform mit Differentialgetriebe ist dessen Ausgleichsglied selbst das Antriebselement zum Abgleichen des schwingenden Elements.

Die_ Erfindung ist mit besonderem Vorteil beim Abgleichen von Unruhefedern für Uhren benutzbar. Hierbei ist das eine Ende der abzugleichenden ünruhef eder in an sich bekannter W-eise zwischen Walzen gehalten, während der Antrieb der Walzen von der frequenzdifferenzabhängig arbeitenden Einrichtung abgeleitet ist. Die Steuerimpulse werden von der Unruhefeder z.B» über einen von dieser zu betätigenden elektrischen Kontakt, durch induktive Beeinflussung einer Magnetspule oder auf lichtelektrischem Wege abgenommen.

Weitere neue und vorteilhafte Einzelheiten von erfinderischer Bedeutung ,ergeben sich aus der Beschreibung und Zeichnung in Verbindung mit den Ansprüchen.

In der Zeichnung sind· das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung geeignete Einrichtung schematisch erläutert.

Pig.1 ist ein Schema eines ersten,
Fig.2 ein Schema eines zweiten und
Fig.3 ©in Schema eines dritten Ausführungsbeispiels.

Bei dem Beispiel nach Fig.1 ist ein schwingendes Kormalelement 1 vorhanden. Die Schwingungsdauer eines zweiten Elements 2 soll so abgeglichen werden, daß sie mit der des Hormalelements 1 übereinstimmt. Die schwingenden Elemente können z.B. Unruhefedern für Uhren sein. Von dem Element 1 werden Spannungsstoße 3 im Rhythmus

seiner Schwingungen gesteuert. Die Frequenz dieser Spannungsimpuls e 3 kanu gleich der Frequenz des Elements 1 sein oder ein Vielfaches davon "betragen. Die Spannungsimpulse 3 werden einem Kippgenerator 4 zugeleitet, so daß dieser eine Zickzackspannung gleicher Frequenz liefert, die durch ein Sieb 6 in eine Sinusspannung 7 umgewandelt wird. Die letztere wird in einem Verstärker 8 verstärkt, so daß an dessen Ausgang eine Spannung 9 gleicher Frequenz, aber entsprechend größerer Amplitude zur Verfügung steht.

An das abzugleichende Element 2 schließt sich eine Anordnung gleicher Art wie im Anschluß an das Element 1 beschrieben an. Das Element 2 liefert Spannungsimpulse 23· Solange die Schwingungsfrequenz des Clements 2 von der des Elements 1 abweicht, weicht auch die Frequenz der Impulse 23 von denen der Impulse 3 &ΐ>· Iⁿ einem Kippgenerator 24 werden diese Impulse 23 zum Erzeugen einer Zickzack spannung gleicher Frequenz benutzt, aus der mittels eines Siebes 26 eine sinusförmige Spannung 27 gleicher Frequenz filtriert wird. Die letztere wird in einem Verstärker 28 verstärkt, so daß an dessen Ausgang eine Wechselspannung 29 gleicher Frequenz, aber entsprechend größerer Amplitude zur Verfügung steht»

Die Frequenz der Spannung 29 weicht von der der Spannung 9 in demselben Verhältnis ab wie die Frequenz der Impulse 23 von derjenigen der Impulse 3·

Die Spannungen 9 und 29 werden nun einer in Abhängigkeit von der ■frequenzdifferenz arbeitenden üiirj?ichtung zugeleitet, die nicht von der absoluten Größe der Spannungen 9 und 29 abhängig ist.

Bei dem Beispiel nach Fig.1 ist diese Einrichtung eine elektrische Anzeigevorrichtung 14 mit einem Zeiger 15 und einer Skala 16. Wenn die Frequenzen der Spannungen 9 und 29 übereinstimmen, bleibt der Zeiger 31 in der Fullstellung. Ist die Frequenz der Spannung 9 kleiner als die Frequenz der Spannung 29, so schlägt der Zeiger nach der einen, ist sie größer, so schlägt er nach der anderen Seite aus.

Bei dem Beispiel nach Fig.2 wird die Differenz der Frequenzen der Spannungen 9 und 29 in eine Spannungsdifferenz umgewandelt. Mit den Spannungen 9 und 29 wird ge ein Synchronmotor 10 und 30 betrieben, dessen Drehzahl außer von den Motordaten lediglich von der Frequenz der steuernden Spannung abhängig ist. Auf der Achse

jedes dieser Motoren 10 bzw.30 sitzt je ein Gleichspannung liefernder Generator 11 bzw.J1. Die von diesen Generatoren gelieferten Spannungen sind außer von den Baudaten des Generators lediglich abhängig von der Drehzahl der Welle, so daß also die Höhen der gelieferten Spannungen lediglich abhängig sind von den Steuerfrequenzen an den Synchronmotoren.

Die Differenz der so entstandenen Gleichspannungen kann einem geeigneten elektrischen Anzeigeinstrument 14' mit einem Zeiger 15 und einer Skala 16 zugeleitet werden. Stimmen die Frequenzen 9 und 2*9 übe rein, so bleibt der Zeiger 15 in der Nullstellung; andernfalls schlägt er nach der einen oder anderen Seite aus, wie bei dem Beispiel nach Fig.1.

Bei langsamen Schwingungen kann es vorteilhaft sein, die Frequenz der abgeleiteten elektrischen Schwingungen in beiden Zweigen imter Anwendung an sich bekannter Mittel und Schaltungen zu vervielfachen. Bei hohen Frequenzen ist auch das umgekehrte möglich.

Die Frequenzdifferenz kann, z.B. nach Umwandlung in eine entsprechende Opannungsdifferenz, zur Steuerung des selbsttätigen Abgleichens des schwingenden nlletaonts 2 benutzt sein, z.E. zur Steuerung von Arbeitsströmen, die das selbsttätige Abgleichen bewirken.

Eei einer Aüsführuncsform für selbsttätiges Abgleichen tragen die Zeiger 15 der Instrumente 14 oder 14' oder ihre Wellen optische Mittel, z.B. Blenden, Srehspiegel oder dgl., die den Gang von Lichtstrahlen beeinflussen. Beim Ausschlag der Zeiger nach der einen oder nach der anderen Seite gelangen die von den optischen Mitteln gesteuerten Lichtstrahlen auf eine erste oder eine zweite Fotokathode, von wo aus, z.B. über Verstärker oder Heiais, Arbeitsströme zum selbsttätigen Abgleichen des schwingenden Elementes beeinflußt werden. Die beiden Fotozellen können in gesonderten Kolben oder in einem gemeinsamen Kolben angeordnet sein, also eine einfache Fotozelle oder eine Doppelzelle bilden.

Bei dem ebenfalls ein selbsttätiges Abgleichen ermöglichenden Beispiel nach Fig.3 arbeiten die entgegengesetzt umlaufenden Wellen der Synchronmotoren 10 und 30 auf die Kegelräder 32 und 33 eines Differentialgetriebes. Mit den Kegelrädern 32 und 33 stehen in bekannter Vveise weitere Kegelräder 3^ un<3· 35 in Eingriff, die an einem seinerseits gleichachsig zu den Kegelrädern 32 und 33 dreh-

baren Ausgleichsglied 36 gelagert sind. Sind die Drehzahlen der Motoren 10 und 30 gleich, so bleibt das Ausgleichsglied 36 in Euhe, sind sie verschieden, so läuft es um. Die Umlaufrichtung hängt davon ab, v/elcher der beiden Motore 10 und 30 die größere Drehzahl hat. Das Ausgleichsglied 36 bewirkt über weitere getriebliche Mittel 37» z.E. eine biegsame Welle, eine Gelenkwelle oder dgl. das selbsttätige Abgleichen des schwingenden Jdilements Die Mittel 37 dienen z.B. zum Antrieb der Walzen, zwischen denen das Jinde einer abzugleichenden Unruhefeder gehalten ist.

Bei der Ausführung nach Üfig.1 können die Verstärker 8 und 28 gegebenenfalls wegfallen, wenn die Spannungen 7 und 27 ausreichen, um eine entsprechend empfindliche Anzeigeanordnung zu steuern.

Bei der Ausführung nach 3'ig.3 kann das Differentialgetriebe auch als Anzeigevorrichtung benutzt sein, während das Abgleichen von Hand vorgenommen wird.

Die Erfindung läßt sich sinngemäß auch dann anwenden, wenn die schwingenden Elemente 1 und 2 nicht mechanisch schwingende Teile sind, sondern von vornherein elektrische Schwingungen bzw» peridische Änderungen elektrischer Größen erzeugen.

Claims (14)

Patentansprüche

1) Verfahren zum Abgleichen der Schwingungsdauer schwingender Elemente, z.B. von Unruhefedern, dadurch gekennzeichnet, daß ein !Steuerelement und ein abzugleichendes Clement in Schwingungen versetzt und diese Schwingungen zur !Erzeugung- von periodischen elektrischen Spannungsstößen gleicher oder vielfacher !Frequenz benutzt werden, die, z.B. über Kippschwingungen, in eine Wechselspannung ebenfalls gleicher oder vielfacher Frequenz umgewandelt werden, wonach beide Spannung ζ we ige, der vom !Steuerelement und der vom abzugleichenden Element kommende, gegebenenfalls verstärkt, einer vorzugsweise mit einer Anzeigevorrichtung versehenen, frequenzdifferenzabhängig arbeitenden !Einrichtung zugeleitet v/erden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzdifferenzabhängig arbeitende -Einrichtung zur Steuerung einer auf die iSchwingungsdauer des abzugleichenden Elements rückwirkenden Einrichtung benutzt ist, derart, daß die Abgleichung selbsttätig erfolgt.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine gleichartige Frequenstransformierung (Vervielfachung oder Teilung) in beiden Spannurigszweigen.

4) Hinrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Hintereinanderschaltung einer mit dem schwingenden Element gekuppelten Zerhackereinrichtung, eines Eippgenerators, eines Siebes und vorzugsweise eines Verstärkers in jedem Zweig.

5) Einrichtung nach Anspruch 4·, gekennzeichnet durch eine zwischen den beiden Zweigen liegende frequenzdifferenzabhängig arbeitende elektrische Anzeigevorrichtung, vorzugsweise eines Zeigerinstruments.

6) Einrichtung nach Anspruch 4 i;nd 5> dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Differenz der Frequenzen der Wechselspannungen der beiden Zweige in eine entsprechende Spannungsdifferenz, vorzugsweise Glei ^spannungsdifferenz, umwandeln, und daß ein Anzeigeinstrument für diese Spannungsdifferenz vorgesehen ist.

7) Einrichtung nach Anspruch 4 und 5 oder 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 oder 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Anzeigevorrichtung zur Steuerung eines Antriebs für das selbsttätige Abgleichen des schwingenden Elements benutzt ist.

8) Einrichtung nach Anspruch. "7, mit Zeigerinstrument, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger des Instruments ein optisches Mittel trägt, das den Gang von Lichtstrahlen steuert, derart, daß diese beim Ausschlag des Zeigers nach der einen oder anderen öüite auf eine erste oder eine zweite Fotokathode gelangen, von wo aus, z.B. über Verstärker oder Beiais, Arbeitsströme zum selbsttätigen Abgleichen des schwingenden Elements gesteuert werden.

9) "Einrichtung nach Anspruch 4 mit Verstärkern am Ende jedes der beiden Zweige, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 oder 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der

beiden Zweige je ein gleichartiger, über den Verstärker gespeister Synchronmotor angeordnet ist.

10) einrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß ein Differentialgetriebe vorgesehen ist, an

das die beiden Synchronmotor©» ankuppelbar sind.

11) Einrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausgleichsglied des Differentialgetriebes mechanische Mittel zur Weiterleitung der Eewegung, z.B. eine biegsame Welle oder eine Gelenkwelle oder dgl. gekuppelt sind, die den Antrieb für die selbsttätige Abgleichung des schwingenden Elements bilden.

12) Einrichtung nach Anspruch 6 und 9? dadurch gekennzeichnet,daß mit den beiden Synchronmotoren ge ein G-leichspannungserzeuger gekuppelt ist, wobei die beiden G-Ieichspannungserzeuger von solcher Art sind, daß sie bei gleichen Drehzahlen gleiche Spannungen liefern, derart, daß eine zwischen den beiden Gleichspannungserzeugern entstehende Spannungsdifferenz ein Maß für den Unterschied der Umlaufzahlen der oynchronmotoren, also für die Frequenzdifferenz der diese Umlaufzahl bestimmenden Steuerschwingungen ist.

13) Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch die Ausbildung für Hetzanschluß.

14) Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, für das Abgleichen von Unruhefedern, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der abzugleichenden Unruhefeder in an sich bekannter Weise zwischen Walzen gehalten ist und daß der Antrieb der Walzen von der zwischen die beiden Zweige geschalteten frequenzdifferenzabhängigen Einrichtung abgeleitet ist.