Uhrwerk

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Uhrwerk

Antriebsmechanismus einer Uhr


Die folgenden Erläuterungen dienen dazu, das Grundprinzip einer mechanischen Uhr anschaulich werden zu lassen. Sie treffen streng gesehen nicht auf sämtliche Uhrenarten und -konstruktionen zu, da es auch zahlreiche Abweichungen gibt. Aber die Grundidee ist im wesentliche die gleiche geblieben, denn die Uhr ist nicht von einem einzelnen Menschen erfunden worden, sondern hat sich im Laufe mehrerer Jahrhunderte durch zahlreiche Beiträge immer mehr verfeinert und verbessert. Man kann die Uhr daher auch als konzertierte Entwicklungsleistung der ganzen Menschheit betrachten.

Der Ablauf der Kraftübertragung vom Aufzug bis zu den Zeigern

Betrachten Sie zuerst das erste rechts gezeigte Bild. Die Antriebsmechanik ist der Übersichtlichkeit halber von oben nach unten aufgereiht — ein Rad treibt das nächste.

Die Kraftübertragung beginnt bei Automatikuhren beim Schwungrotor, der die Kräfte, die durch Bewegungsveränderungen des Armgelenks entstehen, ausnützt und auf die Zugfeder bzw. das Federhaus überträgt. Oder bei Handaufzuguhren durch manuelles Aufziehen.

Die Übersetzung auf die einzelnen Zeigeranzeigen

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Das Räderwerk übersetzt in die verschiedenen Geschwindigkeiten: Sekunden, Minuten, Stunden usw. Das zweite Bild (links) zeigt das Übersetzungsschema des Räderwerks:

Vom Federhaus (B) wird die Kraft an das Hemmungsrad (E) wie folgt übertragen:

Z1 ist das Minutenrad, an dessen Achse sich der Minutenzeiger befindet.
Z3 ist das Kleinbodenrad, Z5 das Sekundenrad (ggf. mit Sekundenzeiger).
Alle diese Räder sind auf ihren Trieben bzw. Wellen Z, Z2, Z4, Z6 meistens aufgenietet.

Hemmungsrad und Anker treffen auf die hin- und herschwingende Unruh, die an der Spiralfeder pulsiert. Das Prinzip der Hemmung wird weiter unten genauer erklärt.

Werkplatine

Der Werkaufbau

Im dritten Bild sehen Sie eine Werkplatte (oder: Grundplatine) dargestellt, in der die Räder des Räderwerks sowie Federhaus, Unruh usw. gelagert bzw. eingepaßt sind. Zur Verringerung der Reibung sind die Wellen der Räder in sogenannten Lagersteinen eingepaßt.

Aus räumlicher Perspektive ist die Antriebsmechanik wie im vierten Bild aufgereiht, vom Federhaus links oben zur Unruh rechts:

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Das Schwing- und Hemmungssystem

Schwing- und Hemmungssystem


Das charakteristische Ticken der mechanischen Uhr ist akustisches Merkmal des Schwing- und Hemmungssystems eines Uhrwerks.

Das Schwingsystem besteht aus dem auf der Unruhwelle hin- und herdrehenden Unruhreif [5], der Spiralfeder [6] sowie einer Vorrichtung zur Gangregulierung, meist Rücker genannt. Hiermit kann bis ins feinste die Schwingeigenschaft der Spiralfeder eingestellt und damit der gewünschte korrekte Gang der Uhr eingestellt werden.

Der exakte Gang basiert auf dem möglichst gleichmäßigen Hin- und Herschwingen der Unruh [5], die zudem möglichst genau ausgewuchtet sein muß.

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Ohne stetige, genau dosierte Energiezufuhr würde dieses gangregulierte Organ jedoch seine Bewegung einstellen. Deshalb wird ihm kontinuierlich die vom Federhaus kommende Kraft über das Räderwerk [1], entsprechend herabdosiert, zugeleitet. Die Hemmung leitet sie über Ankerrad [2], Anker [3] und Hebelscheibe [4] an das Schwingsystem weiter. Dabei greift der Anker in einem ausgeklügelten Ablauf von Hemmen und Freigeben so in das Ankerrad, daß die Bewegung stets in gleichem Zeitmaß pulsiert (siehe Animation rechts).

Hierdurch wird, je nach Schwingungsfrequenz der Unruh (z.B. 28.800 Halbschwingungen pro Stunde), eine exakte Grundeinheit vorgegeben, auf der die übrige Arithmetik der Übersetzungsräder und somit die Genauigkeit der Uhr basiert. Von dieser Einheit hängt auch ganz direkt die Meßgenauigkeit mechanischer Chronographen ab (Details siehe: Chronograph/Meßgenauigkeit).

Weiterführende Informationen

Literatur

Weblinks

  • WatchTime (Uhrentechnik) - In diesem Kapitel seiner Webseite hat Thomas H. Ernst eine wesentlich genauere und besser dokumentierte Einführung in die Funktionsweise eines Uhrwerks verfaßt. Allein die neuen Illustrationsskizzen sind eine reine Augenweide. Wer also noch Genaueres über die Uhr erfahren will, dem sei geraten, seinen Uhrenkurs zu lesen und zu genießen.