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Wie funktionieren mechanische Uhren?

Wie funktionieren mechanische Uhren?

Wie funktionieren mechanische Uhren?
Datum
17. 04. 2018
Autor
Petr Matějek

Wir heißen alle Interessierten und Uhrenliebhaber herzlich willkommen! Nehmen Sie unsere Einladung zu einer langen, aber sinnvollen Reise an. Angetrieben von einer unstillbaren Begeisterung für Zeitmessgeräte – insbesondere solche, die am Handgelenk getragen werden – eröffnen wir einen Blog, der Sie Schritt für Schritt durch den undurchsichtigen Dschungel an Informationen in das einzigartige Universum der Uhrmacherkunst führt.

WAS TREIBT EINE MECHANISCHE ARMBANDUHR AN?

Die im Titel gestellte Frage mag nicht besonders interessant klingen, aber jeder, der sich in der Welt der Uhren auskennt, weiß, dass es sich dabei um eine ziemlich komplexe Angelegenheit handelt. Für Uhren gilt, ebenso wie für die interessantesten und besten Erfindungen, dass wir ihre Komplexität und Schönheit umso mehr erkennen, je mehr wir über sie wissen. Aber keine Angst, schauen wir uns das Ganze einmal genauer an!

Vielen von uns reicht schon der Anblick eines mechanischen Uhrwerks – sei es aus zerlegten alten Prim-Uhren, aus Taschenuhren aus dem Familienerbe, aus einer fantastischen  Darstellung des Mechanismus in einem YouTube-Video oder von der Rückseite einer Armbanduhr mit Saphirglas – eine Welle der Begeisterung und den Wunsch nach mehr Wissen ausgelöst. Das haben Sie auch schon erlebt, nicht wahr?

Damit die Begeisterung nicht nachlässt, füge ich eines der faszinierendsten Videos bei, das erstklassige Uhrmacherkunst zeigt:

Wenn Sie sich jedoch wirklich für Uhren interessieren und Ihre Begeisterung ernst nehmen, sollten Sie wissen, wie mechanische Uhren eigentlich funktionieren, also was sie antreibt.

WIE FUNKTIONIERT EINE MECHANISCHE UHR?

Wir ziehen sie auf, sie macht ein Ticken und läuft. So ungefähr. Wenn wir uns jedoch besser mit diesem Thema auskennen, wissen wir auch, dass wir eine Feder aufziehen, die wie eine Kakaowurm gewunden ist, mit anderen Worten die Hauptfeder oder „main spring“ (1). Wir spannen sie durch Drehen der Krone oder sie wird durch den Rotor gespannt, der sich aufgrund der Bewegungen unserer Hand und der Schwerkraft hin und her dreht – dies gilt jedoch nur für automatische Uhrwerke mit Gewichtsantrieb. Eine so gespannte Feder möchte, wie alle gespannten Federn im Allgemeinen, sofort zurückschnellen und in ihre ursprüngliche Position zurückkehren – und genau diese Spannung ist die Energiequelle, die die Uhr antreibt.  

 

In Europa haben im 15. Jahrhundert klügere Köpfe als wir herausgefunden, wie man diese Spannung der Feder in einen Kreis lenken und damit ein System von Zahnrädern antreiben kann. Auch moderne mechanische Uhren funktionieren genau nach diesem Prinzip: Die straff in die Mitte gezogene „Kakaoschnecke” möchte sich gerne nach außen ausdehnen, kann dies aber nur erreichen, indem sie sich um ihre eigene Achse dreht.

Der letzte Absatz befasst sich mit der Feder: Auf dem oberen Bild sehen wir, in welchem Zustand sie sich vor dem Einbau befindet. Diese Feder wird mit großer Präzision gespannt und in den „Mainspring Barrel“ gedrückt, im Uhrmacherslang „Federhaus“ genannt, zu sehen in der Abbildung in der Mitte. Wie Sie sehen, handelt es sich nicht um eine gewöhnliche Feder aus einem Kugelschreiber, aber im Prinzip funktionieren sie gleich.

Ohne jegliche Regulierung würde die Feder jedoch innerhalb weniger Sekunden von selbst zurückschnellen, was zu einer kurzen und ungenauen Zeitmessung führen würde. Der nächste Schritt ist daher der „Going Train“, ein System aus Zahnrädern (2), einem Schrittwerk, das dank präzise berechneter Übersetzungsverhältnisse 6 bis 8 Umdrehungen pro Stunde in 28.800 Frequenzen umwandelt (wir werden uns das gleich genauer ansehen). Genau wie das Getriebe in einem Auto funktioniert auch hier alles hervorragend.

Wie auf dem Bild oben zu sehen ist, besteht jedes Zahnrad nicht aus einem, sondern aus zwei Teilen. Wir haben ein großes Zahnrad, das sofort ins Auge fällt, und ein kleines Zahnrad, das sich an die Achse des großen Zahnrads schmiegt und sozusagen die zweite Geige spielt. Deshalb sind zwei Zahnräder notwendig, denn wenn wir uns die goldenen Zahnräder genauer ansehen, erkennen wir, dass sie übereinander oder untereinander angeordnet sind und sich gegenseitig mit ihren Zahnrädern antreiben.

Auf die drei Zahnräder im Getriebe folgt ein viertes, das wie ein Diener seiner Herren wirkt, ein unscheinbares Rad, das auf ein kleineres Rad trifft, das „Escape Wheel“ – das Schaltrad (3). Dieses Rad hat Zähne in Form von Stiefeln, in denen sich T-förmige Gabeln verfangen, die das gesamte Zahnradsystem ständig anhalten und dann wieder freigeben, wodurch die Energie aus der Hauptfeder nur in kleinen Dosen entnommen wird. Ohne diese Vorrichtung würde die Feder, wie bereits zu Beginn erwähnt, sofort ausfedern.

Das letzte Element dieser Struktur ist der Schwungrad, das „Balance Wheel“ (4 Abbildung oben), ein Oszillator. Dieser schwingt nicht seitlich, sondern um seine Achse nach rechts und dann nach links. Eine durchschnittliche Uhr führt pro Sekunde 5, 6, 8 oder in Ausnahmefällen 10 Schwingungen aus (im letzten Fall also 5-mal nach links und 5-mal nach rechts). Die Zeit ist nicht greifbar, ihr ständiger Fluss muss in gleiche Teile unterteilt werden, was die Aufgabe des Unruhrads ist. Dieser entscheidet, wann sich das gesamte Zahnradsystem bewegen kann und damit auch, wann sich die Zeiger der Uhr bewegen können.

Und doch: Wie ist es möglich, dass aus einem System von Zahnrädern ein präziser Zeitmesser entsteht? Die Antwort ist einfach. Das gesamte System der Zahnräder wurde so berechnet, dass sich das „Centre Wheel“, das zentrale Rad, alle 12 Stunden nur einmal um seine eigene Achse dreht. Durch präzises Schichten und Verbinden der Räder mit dem vorherigen Rad kann auch der Antrieb des Minutenrads erreicht werden und – voilà! – fertig ist die Anzeige von Stunden und Minuten. Nach diesem Prinzip funktioniert auch der Sekundenzeiger.

Kurz gesagt: Die Hauptfeder spannt, das Zahnradsystem treibt an, das Schrittrad bremst und der Schwungrad verteilt.

ZUSAMMENFASSUNG

Wenn Sie sich dabei ein wenig verlieren, dann machen Sie etwas sehr gut: Sie beginnen jetzt zu verstehen, wie durchdacht und komplex eine mechanische Uhr ist. Und genau deshalb wird es ein so wunderbares Erlebnis sein, sie nicht nur zu sehen und zu verstehen, sondern auch zu besitzen! Vergessen Sie nicht, wie viele unzählige Komplikationen, wie viele Besonderheiten und Eigenheiten das Entwerfen einer einfachen mechanischen Uhr mit zwei oder drei Anzeigen (also Stunden-Minuten oder Stunden-Minuten-Sekunden) mit sich bringt. Wenn Sie anhand der zuvor gezeigten Bilder verstanden haben, wie die Energie von der Feder zum Schwungrad gelangt, haben Sie einen kleinen, aber sehr wichtigen Schritt auf dem Weg zu einem besseren Verständnis und einer größeren Wertschätzung dieser unbestreitbaren Meisterwerke, die Uhren sind, gemacht. Wir werden uns noch oft mit den Details befassen, und das oben Genannte wird Ihnen eine gute Grundlage für die Zukunft bieten.

Dank dieses Wissens und weiteren Informationen, die wir für Sie vorbereiten, hoffen wir, dass die Auswahl, der Kauf und der Besitz einer Uhr für Sie zu einem noch größeren Erlebnis werden!

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