Unruh (Uhr)

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Kompensationsunruh mit Spiralfeder.
Moderner Gangregler einer Armbanduhr.

Die Unruh ist ein Bauteil eines Uhrwerkes. Sie dient als Gangregler für Kleinuhren, also vor allem für Armbanduhren und Taschenuhren, aber z. B. auch für Reiseuhren. Eine Unruh besteht aus einem Unruhreif und einer Unruhspirale. Vorläufer der Unruh war die Unrast.

Die Unruh ist ein präzises, aus Metall gefertigtes kleines Schwungrad, das an den Wellenenden Zapfen zur Lagerung hat. Eine Spiralfeder bildet zusammen mit der Masse des Rades ein schwingungsfähiges System. Die Genauigkeit der Unruhschwingung bestimmt die Ganggenauigkeit der Uhr.

Die Idee der Verwendung der Unruh zusammen mit einer Spiralfeder wurde nach einem Vorschlag von Jean de Hautefeuille durch Christiaan Huygens entwickelt, 1675 wurde ihm dafür ein französisches Patent erteilt.

Davor wurden tragbare Uhren aus Platzgründen mit Torsionspendeln ausgestattet. Dessen Erfindung als Taktgeber für tragbare Uhren wurde fälschlicherweise Peter Henlein zugeschrieben, es gab sie aber schon im frühen 15. Jahrhundert. Von Henlein stammt die älteste tragbare Uhr.[1][2][3][4][5][6]

Vorläufer[Bearbeiten]

Bis zur Erfindung geeigneter Hemmungs-Systeme hatte einzig die Pendeluhr eine zufriedenstellende Genauigkeit, konnte aber nicht schadlos transportiert werden. Die erstmals im 15. Jahrhundert entwickelten tragbaren Uhren (siehe Nürnberger Ei) waren hingegen aus Platzgründen mit kurzen Torsionspendeln ausgestattet. Diese wurden allerdings von jeder Bewegung des Trägers beeinflusst und hatten Tagesfehler bis zu vielen Minuten.

Prinzipiell gilt: je kürzer die Schwingungszeit, desto geringer sind solche Störungen. Daher bewirkte die Erfindung der kurzschwingenden Unruh eine merkliche Verbesserung des Uhrgangs.

Formen der Unruhspirale[Bearbeiten]

Unruhspiralentypen: (1) Flache Spirale, (2) Breguet Endkurve, (3) Chronometer-Helix mit gebogenen Enden in 2 Ansichten, (4) Frühe Unruhspiralen.

Die nach innen gebogene Endkurve wurde von Abraham Louis Breguet erstmals eingesetzt, um eine konzentrische Oszillation der Unruhspirale zu erreichen, und wurde unter anderem durch die Berechnungen von Édouard Phillips weiterentwickelt (Phillips-Endkurve).

Periode der Oszillation[Bearbeiten]

Die Periodendauer T der Unruhschwingung hängt vom Trägheitsmoment I der Unruh ab und vom Direktionsmoment D ihrer Spirale:

T = 2 \pi \sqrt \frac {I}{D} \,.

Dabei ist vorausgesetzt, dass die Spirale in ihrem linearen Arbeitsbereich bleibt, und die Dämpfung vernachlässigt. Ein (reziprokes) Maß für die Dämpfung ist der Gütefaktor – ein Qualitätsmerkmal des Uhrwerks. Eine geringe Güte bedeutet, dass pro Periode ein beträchtlicher Teil der enthaltenen Energie durch die Hemmung nachgeliefert werden muss. Das macht den Taktgeber empfindlich für Veränderungen der Federspannung. Eine hohe Güte mindert zudem den Einfluss von periodischen Störungen, wenn etwa der Träger der Uhr winkt oder applaudiert.

Bei guten Werken bestehen die Lager der Wellenzapfen aus Korunden, früher aus natürlichen Saphiren und Rubinen, heute aus synthetisch hergestellten, um einen möglichst reibungsarmen Gang zu ermöglichen.

Damit die Lagerzapfen bei Stößen nicht beschädigt werden, verwendet man eine Stoßsicherung, wie z. B. Parechoc oder Incabloc. Der Lagerstein ist dabei in einer Feder beweglich gelagert und kann Stößen ausweichen. Bei der 1976 von George Daniels entwickelten Co-Axial-Hemmung wird die Hemmung und die Energiezufuhr (auch Hebung genannt) räumlich getrennt, sodass der Verschleiß reduziert wird und auf Schmierung verzichtet werden kann.

Reglage[Bearbeiten]

Hauptartikel: Reglage

Als Reglage bezeichnet man die Feinregulierung einer Uhr.

Zur Überprüfung der Reglage und damit der Ganggenauigkeit dient dem Uhrmacher eine Zeitwaage, ein Gerät, bei dem mit einem Körperschall-Mikrofon die Schwingung gemessen und grafisch dargestellt wird. Ein Micro-Dynagraph kann zur Aufzeichnung der Schwankungen des Kraftmomentes auf dem Hemmungsrad, der Veränderung der Schwingungsweite der Unruh und der Gangabweichungen der Uhr verwendet werden.

Kompensation[Bearbeiten]

Hauptartikel: Kompensation (Uhr)

Neben der manuellen Reglage werden oftmals selbstregulierende Mechanismen zur Kompensation von Umwelteinflüssen verwendet.

Literatur[Bearbeiten]

  • George Daniels: Watchmaking. Philip Wilson Publishers, London 2011, ISBN 978-0-85667-704-5.
  • Hermann Brinkmann: Die Uhrmacherschule, eine Fachbuchreihe für die Berufsausbildung. Wilhelm Knapp Verlag, Düsseldorf 2005, ISBN 3-87420-010-8.
  • Michael Stern: Handbuch für das Uhrmacherhandwerk, Arbeitsfertigkeiten und Werkstoffe, Reprint von 1951, Heel Verlag, 2010, ISBN 978-3-86852-288-4.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Unruh – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Milham, Willis I. (1945). Time and Timekeepers. New York: MacMillan. ISBN 0-7808-0008-7., p.121
  2. „Clock“. The New Encyclopaedia Britannica. 4. Univ. of Chicago. 1974. p. 747. ISBN 0-85229-290-2.
  3. Anzovin, Steve; Podell, Janet (2000). Famous First Facts: A record of first happenings, discoveries, and inventions in world history. H. W. Wilson Company. ISBN 0-8242-0958-3., p.440
  4. Usher, Abbot Payson (1988). A History of Mechanical Inventions. Courier Dover. ISBN 0-486-25593-X., p.305
  5. White, Lynn Jr. (1966). Medieval Technology and Social Change. New York: Oxford Univ. Press. ISBN 0-19-500266-0., p.126-127
  6. Dohrn-van Rossum, Gerhard (1997). History of the Hour: Clocks and Modern Temporal Orders. Univ. of Chicago Press. ISBN 0-226-15510-2., p.121