Den Fragen der Mitglieder unseres Forums in den unterschiedlichen Threads entnehme ich, dass noch immer viel Unklarheit über die Zusammenhänge im Antrieb einer mechanischen Armbanduhr herrscht.
Ich möchte mit der nachfolgenden Schilderung und Begriffserklärungen versuchen, ein wenig Licht ins Dunkel der Steinlager-Hemmungswerke zu bringen.
Ich beginne mal mit der Kraftquelle unserer Uhren: Der Feder.*
Die Feder des 7750 ist ausgerollt 61,5 cm lang und hat am Ende eine sog. Schleppfeder, die als Rutschkupplung beim voll aufgezogenen Werk dient. Die Feder ist der Energielieferant unserer Mechanikuhren. Eine Quachz-Uhr hat dazu eine Batterie, die im leeren Zustand nur noch dazu dient, uns unsere Abhängigkeit von ihr zu demonstrieren.
In diversen Uhrmacher-Lehrbüchern wird die Feder als "Biegefeder, deren Federenergie auf einen langen Federweg verteilt wird" definiert.
Nun ist ja auch Laien klar, dass eine Feder nur die Kraft wiedergeben kann, die man ihr zuführt. Die Uhrfeder darf man sich dabei nicht wie ein Gummiband vorstellen, welches man in die Länge ziehen kann und das, wieder losgelassen, sich entspannt und schlaff herunter hängt. Auch die Feder einer abgelaufenen Uhr verfügt noch über eine beträchtliche Restspannung und würde sich noch ein ganzes Stück ausdehnen, wenn sie nicht in einem Federhaus eingespannt wäre:*
Zugfedern sind extrem hart und damit auch sehr spröde. Früher gehörten gebrochene Zugfedern zu den häufigsten Ursachen für defekte Werke. Heute ist dies bei den modernen Materialien kein Thema mehr. Auch der weit verbreitete Irrtum eine Uhr mit Handaufzug überdrehen zu können, ist damit passe´, da dies selbst bei kleinen Kalibern nur noch mit Hilfe einer Zange und viel Gewalt möglich ist (Ausnahmen bestätigen hier die Regel).
Die Feder im Federhaus (eigentlich eine Blechdose mit Deckel und Zahnkranz) ist gleichzeitig Tank und Motor der Uhr, da der Federkern (in der Mitte) auf einer Welle befestigt ist, die durch eine Bohrung im Federhaus nach draußen gelangt und am Ende mit einem Außenvierkant und einem Innengewinde versehen das Sperrad aufnimmt. Dieses verhindert beim Aufzug eine "Entladung" der Energie nach Beendigung der Aufzugsbewegung. Für Technikfreaks: Die Welle wird nach Stillstand der Aufzugsbewegung zur Achse, da sich nun zur Energieabgabe das ganze Federhaus darum dreht.
Die ganze Kunst des Energiehaushaltes besteht nun darin, ein voll aufgezogenes Werk nicht an den Vollaufzug der Feder, und eine abgelaufene Feder nicht in den Zustand völliger Entspannung zu bringen.
Eine Feder gibt somit ihre Kraft zwischen "Vollaufzug" und "Abgelaufen" immer nur in einem mittleren Teil zwischen der möglichen maximalen Spannung und der Entspannung ab. Dies bewirkt, dass die momentane Federspannung sich nicht (oder nur minimal) auf das Gangverhalten auswirkt.
Die moderne Feder aus "Nivaflex" (nicht rostent, bruchsicher, nicht magnetisierbar und ermüdungsfrei) wurde in den fünfziger Jahren von dem schweizer Ing. Max Strautmann erfunden und kann 100.000 mal aufgezogen werden ohne ihre Kraft zu verlieren. Sie hat damit eine Lebensdauer von ca. 27 Jahren.
Moderne Federn können dünner gefertigt werden, was eine größere Länge (und damit eine größere Gangdauer) ermöglicht und werden mit einer leichten Wölbung der Federklinge (die Feder berührt sich in der Wicklung nur noch in der Mitte) und einer Gleitschicht (keine Schmierung mehr nötig) versehen.
Zum "Kraftfluss" habe ich hier: Kraftfluss schon mal geschrieben. Somit lasse ich den "Mittelteil" mal weg und beschränke den Kraftfluss auf meine Illustration:*
Am Ende der linken Seite der o.a. Illustration ist das Federhaus und am rechten Ende das Hemmungsrad.
Ich mache hier mal am rechten Ende, dem Hemmungs- oder Ankerrad weiter.
Das Ankerrad mit seinen charakteristischen "Kolbenzähnen" wird durch den Anker "gebremst". Daher der Ausdruck "Hemmung". Der Anker hat an seinen ungleichen Gabelenden synthetische Edelsteine (Fachausdruck: Hebesteine) eingeklebt, die an den Zähnen des Ankerrades "vorbeikämmen" und so die Drehbewegung des Räderwerkes in eine Hin- und Herbewegung des Schwingsystems (in Fachkreisen "Amplitude" genannt*1) umwandeln.*
Der Anker führt beim Vorbeigleiten eines Kolbenzahnes an der Palette eine winzige Drehbewegung aus, die durch die Berührung der zweiten Palette mit den Kolbenzähnen des Ankerrades umgekehrt wird. Dabei entsteht das typische "Tickgeräusch" einer Uhr.*
Die lange Seite des Ankers (begrenzt von Stiften) treibt über eine Hebelscheibe, durch die die Unruhwelle läuft, die Unruh an. Auslöser der Unruhschwingung ist also der Druck der Ankergabel gegen den Hebelstein auf der Hebelscheibe. Sie gerät dadurch aus Ihrer Ruhestellung und schwingt. Hat die Schwingung ihren Umkehrpunkt erreicht und verläuft in entgegengesetzter Richtung, so zieht die Unruh (angetrieben nun durch die Spiralfeder der Unruh) über den Hebelstein den Anker aus seiner Ruheposition und versetzt ihn am Ende der Schwingung (im Umkehrpunkt) wieder in die "Impulsgebung". Das geschieht solange, wie die Feder die benötigte Kraft liefert.
Ich hoffe, ich konnte in verständlicher Weise ein wenig Licht ins Dunkel bringen.
* = Fotos vom Autor und Marcel Coutier, Illustrationen vom Autor und Helmut Mann
*1 = Amplitude: Eine Halbschwingung. Die Amplitude bezeichnet die Schwingungsweite der Unruh zwischen ihren beiden Umkehrpunkten. Sie wird in Grad angegeben und kann max. 316 Grad erreichen. Bei unter 200 Grad wird eine Überholung der Uhr fällig. Amplitudenzahl bedeutet Schlagzahl (Halbschwingungen/Std.).
