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Reglage
Ein ganzer Industriezweig befasst sich ausschließlich mit der Herstellung von Geräten zur Prüfung von Uhren. Diese Prüfgeräte sind insofern besonders bemerkenswert, als mit ihnen eine fast vollständige Fehlerdiagnose an der Uhr vorgenommen werden kann. Der Informationsträger ist dabei in erster Linie das Tick-Geräusch.
Wie funktioniert das, und was kann man aus dem Schlaggeräusch einer Uhr erkennen?
Es ist leicht einzusehen, dass aus dem Die ZeitwaageTicken einer Uhr der Gang, also Vor- oder Nachgang, ermittelt werden kann. Dazu bedient man sich der sogenannten Zeitwaage. Der Name soll andeuten, dass ähnlich wie bei einer Waage ein Vergleich vorgenommen wird, und zwar der Vergleich des Ganges der zu prüfenden Uhr mit dem quarzgesteuerten Normaluhrsystem der Zeitwaage.
Der Quarz der Zeitwaage bestimmt die Vorschubgeschwindigkeit eines Papierstreifens, der aus dem Gerät herausläuft. Das Tickgeräusch der Uhr wird von einem Mikrophon abgenommen, verstärkt und löst einen Schreibmechanismus aus, der auf dem Papierstreifen für jedes Geräusch einen Punkt niederschreibt. Die Punkte bilden eine Linie, die für den Fall, dass die Uhr „richtig“ geht, also weder vor noch nach, parallel zum Rand des Papierstreifens verläuft. Zeichnet sich eine schräge Linie in der einen oder anderen Richtung ab, so geht die Uhr vor oder nach.
Die Neigung ist ein Maß für die Größe der Gangabweichung. Aus dieser Aufzeichnung lässt sich darüber hinaus noch eine ganze Menge ablesen. So kann die geschriebene Linie geradlinig, regelmäßig, gewellt oder unregelmäßig verlaufen. Der Fachmann erkennt sofort charakteristische Fehler, beispielsweise Justierfehler an der Hemmung oder Fehler des Eingriffs der Verzahnung. Ein völlig unregelmäßiges Diagramm deutet auf eine Verschmutzung der Uhr hin.
Bei Beginn der Prüfung wird die Uhr zunächst „flach“ also Zifferblatt nach oben, auf das Mikrophon gelegt. Dann folgt die Prüfung „hängend“, Zifferblatt senkrecht. In dieser Lage werden weitere Fehler sichtbar. Liegt z. B. eine Unwucht des Schwungsystems vor, so ist diese in der Lage „flach“ nicht zu erkennen, wohl aber „hängend“, durch einen hinkenden Gang. Ferner werden Fehler der Unruhlagerung erkennbar. Die Reibung in den Unruhlagern ist hängend größer, was zur Abnahme der Amplitude und zu Nachgang führt. Bei einer guten Uhr ist der Gangunterschied gering, da die Lager sehr sorgfältig ausgeführt sind und das Schwungsystem einen guten Isochronismus aufweist.
Der Grund für die vielseitige Fehlererkennbarkeit einer Zeitwaage und ihr großer Vorteil liegt darin, dass der augenblickliche Gang bestimmt wird. Bei Beobachtungszeiten von Stunden oder Tagen würden kurzzeitige Fehler ermittelt werden. Aus der Messung des Ganges mit der Zeitwaage kann auch der Einfluss eines Magnetfeldes oder einer Temperaturänderung ersehen werden, wenn man die Uhr in ein Magnetfeld oder in einen Temperaturprüfschrank bringt.
Andere Uhrenprüfgeräte erfassen die Amplitudenänderung der Unruh, entweder ebenfalls aus dem Schlaggeräusch oder aus der Reaktion der Unruhschwingung auf ein höchst empfindliches elektrodynamisches Dynamometer. Wie bereits erwähnt, besteht das Schlaggeräusch aus drei charakteristischen Einzelgeräuschen, hervorgerufen durch Auslösung, Antrieb und Fall. Je größer die Amplitude der Unruh ist, um so schneller folgen die drei Einzelgeräusche aufeinander. Misst man also beispielsweise die Zeit zwischen Auslösung und Fall, so hat man damit ein Maß für die Amplitude der Unruhschwingung.
Die zweitgenannte Meßmethode der Amplitude gründet sich auf den Satz der Erhaltung des Drehimpulses für ein abgeschlossenes System. Als solches kann eine auf einem Drehtisch liegende Uhr angesehen werden. Der Drehtisch dreht sich dann entgegengesetzt zur Drehrichtung der Unruh, zwar kaum merklich, aber mittels elektrischer Methoden messbar. Eine über längere Zeit aufgenommene Kurve des Amplitudenverlaufs spiegelt sehr deutlich die Fehler in der Verzahnung des Räderwerks wider.
Die Kurvenform des Oszillogramms kann ähnlich einem Elektrokardiogramm ausgewertet werden und sagt dem Fachmann eine Menge über die Störungen des Herzens der Uhr, nämlich des Schwungsystems und der Hemmung, aus. Fehler in der Justierung, Abnutzungs- und Verschleißerscheinungen, ungleichmäßige Funktion bei Hin- und Rücklauf der Unruh, Prellen, Streifen der Spiralfeder oder des Sicherungsstiftes kann man daraus mühelos erkennen. Die genannten Prüfgeräte sind daher unentbehrliche Hilfsmittel in Fabrikation und Kontrolle sowie im Reparaturdienst.
Reglage bis zum Chronometer
Je nach Qualität (und Preis) verlassen Armbanduhren die Fabrik unterschiedlich reguliert: Werden die Regullierungen in 5 Lagen und Temperatur gemäß den Vorschriften einer offiziellen Uhrenprüfstelle vorgenommen, und wird das Uhrwerk zur Kontrolle dorthin eingereicht, erhält es einen Gangschein und darf auf dem Zifferblatt die Zusatzbezeichnung „Chronometer“ tragen.
In diesem Fall spricht man von einer Präzisionsregulierung des Uhrwerks, die jedoch eine sorgfältige Konstruktion und fehlerfreie Herstellung aller Teile. Es wäre allerdings ein Trugschluss zu glauben, dass ein Armbandchronometer auch nach Jahren noch dieselben guten Gangresultate aufweist wie zum Zeitpunkt seiner Prüfung.
äußere Faktoren wie Schmutz, Stöße, Magnetismus oder Viskositätsänderung können sich vor allem bei Armbanduhren rasch negativ auf deren Gang auswirken. Gangkorrekturen lassen sich bei den meisten Armbanduhren am leichtesten durch Verschieben des sogenannten Rückers ausführen Dabei wird die wirksame Länge der Spiralfeder verändert. Verschiedene Armbanduhren, z. B. aus dem Hause Rolex und Patek Philipp besitzen indes völlig Freischwingende Spiralen ohne Rücker.
Da sind sie mit speziellen Unruhreifen ausgestattet (z. B. Rolex: „Superbalance“, Patek Philippe: „Gyromax“ -Unruh), bei denen die Gangregulierung durch Veränderung des Trägheitsmoments erfolgt. Ohne eine kontinuierliche dosierte Energiezufuhr würde das gangregulierende Organ des Uhrwerkes bereits nach kurzer Zeit wieder aufhören zu schwingen, weil Luftdruck und Lagerreibung bremsen wirken.
Um eine möglichst isochrone Schwingung aufrechtzuerhalten, muss die durch den Aufzugsvorgang im Federhaus gespeichert potentielle Energie dem Regulierorgan über das Räderwerk zugeführt werden. Die mehrfache Energieübertragung von (Zahn-)Rad auf (Zahn-)Trieb führt zu einer Vergrößerung des Weges und damit zu einer Verminderung der Kraft. Schließlich leitet die Hemmung auf dem Wege über Ankerrad, Anker und Hebelscheibe die Energie in kleinen Stößen (das „Tick-Tack“ einer Uhr) an das Regulliersystem weiter. Die Uhr „geht“.
Bei Armbanduhren besserer Qualität hat die Schweizer Ankerhemmung die größte Verbreitung gefunden. Die Zähne des Hemmungsrades übertragen hier die Energie auf die Steinpaletten des Ankers. In billigen Armbanduhren, sogenannten Roskopfuhren, findet man dagegen häufig die Stiftankerhemmung. Anstelle der Steinpalette greifen senkrecht stehende Stahlstifte in das Hemmungsrad.
In früheren oder später auch billigen Armbanduhren findet man schließlich noch die Zylinderhemmung, eine Erfindung, die auf das Jahr 1726 und George Graham zurückgeht. Bei dieser Hemmung fehlt der Anker als Verbindungsglied. Vielmehr greifen die Zähne des Hemmungsrades direkt in die als hohlen Zylinder ausgeformte Unruhwelle. Wegen der ungenügenden Gangleistungen wird die Zylinderhemmung heute nicht mehr verwendet.
