Chronometer: Alles Wissenswerte im Detail
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Was ist ein Chronometer?
Chronometer gelten als die Spitze der Automatikuhren. Das Wort Chronometer stammt aus dem Griechischen: chronos = Zeit, metron = Maß.
‚Die Zeit messen‘ – das machen zwar alle Uhren, ein Chronometer verrichtet diese Aufgabe aber mit besonderer Präzision. Die hierfür geltenden Kriterien sind in der Norm ISO 3159 von 1976 festgelegt, die Überprüfung erfolgt durch die amtliche Schweizer Prüfstelle Contrôle Officiel Suisse des Chronométres, kurz C.O.S.C. genannt.
Dort werden Uhrwerke auf eine 16-tägige Teststrecke geschickt, um nach erfolgreicher Absolvierung derselben einen Gangschein zu erhalten. Wie genau der Test abläuft und welche Aussagekraft ein C.O.S.C.-Zertifikat letztendlich hat, soll hier dargestellt werden.
In der Schiffahrt spielt die exakte Zeitanzeige seit jeher eine große Rolle. Ohne Kenntnis der genauen Uhrzeit war es in GPS-losen Zeiten unmöglich, die Längen-Position des Schiffes zu bestimmen. Umso wichtiger war es, einen ganggenauen Schiffs- bzw. Marine-Chronomter an Bord zu haben.
Die Herstellung solcher Präzisionsinstrumente oblag spezialisierten Uhrmacher-Betrieben, darunter so klangvolle Namen wie Lange & Söhne oder Ulysse Nardin – letztere sind auch heute noch auf diesem Gebiet aktiv.
Aus technischer Sicht wartet ein Marine-Chronometer mit einigen Spezialitäten auf:
- Um Lagefehler zu minimieren, ist der Chronometer kardanisch aufgehängt – er bleibt somit immer in horizontaler Lage („Zifferblatt oben“).
- Es wird eine Chronometer-Hemmung eingesetzt (im Bild rechts in der rechten oberen Ecke zu sehen). Diese ermöglicht ein freies Schwingen der Unruh – durch die geringere Reibung wird die Ganggenauigkeit verbessert.
- Schließlich wird die Abgabe der Federhausenergie über eine Schnecke und Kette geregelt (im Bild rechts in der linken unteren Ecke), um eine gleichmäßige Energieabgabe zu gewährleisten.
Contrôle Officiel Suisse des Chronométres
Heute wird als Chronometer eine Uhr bezeichnet, deren Ganggenauigkeit innerhalb bestimmter Spezifikationen liegt. Die Spezifikationen sind in der international gültigen Norm ISO 3159 definiert, die Überprüfung der Einhaltung erfolgt durch die Schweizer ‚Contrôle Officiel Suisse des Chronométres‘ (C.O.S.C.).
Die C.O.S.C. unterhält drei Prüfinstitute in Biel (seit 1877), Le Locle (seit 1901) und Genf (seit 1886), zwei weitere Standorte in Le Sentier und Solothurn wurden Ende der Siebziger Jahre geschlossen. Geprüft werden Quarzuhrwerke und mechanische Uhrwerke, wobei letztere den Löwenanteil ausmachen. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die Prüfung mechanischer Werke; für Quarzuhrwerke gelten gänzlich andere Prüfregeln.
Die Prüfung selbst erfolgt am ’nackten‘ Uhrwerk, also vor Montage von Zifferblatt und Zeigern und vor dem Einschalen in das Gehäuse, bei Automatik-Uhren ist zudem der automatische Aufzug noch nicht montiert. Da der Prüfablauf stark automatisiert ist, müssen die Uhrwerke zunächst entsprechend präpariert werden: Für die computergestützte Zeitmessen werden auf die Uhrwerke spezielle Zifferblätter und Sekundenzeiger montiert.
Eine besonders lange Aufzugswelle mit einer speziellen Krone ermöglichen das tägliche Spannen der Federn mit Hilfe einer Aufzugsmaschine. Schließlich wird jedes Werk in eine kleine Plastikbox gesteckt, 25 davon werden auf einer Palette zusammengepackt.
So vorbereitet werden die Werke auf die 16 Tage dauernden Prüfstrecke geschickt. Am Tag 0 wird das Uhrwerk aufgezogen und gestellt, an den Tagen 1 bis 15 wird der Stand (= Uhrzeit) immer zur selben Atom-Referenzzeit abgelesen und protokolliert. Dabei ändern sich die Umgebungsbedingungen wie folgt:
An den Tagen 1 bis 10 wird in unterschiedlichen Lagen gemessen, die Raumtemperatur bleibt konstant.
An den Tagen 11 bis 13 wird das Uhrwerk verschiedenen Temperaturen ausgesetzt. Der Lage wird dabei nicht verändert, das Uhrwerk liegt mit ‚Zifferblatt oben‘, da hier die auf die Unruhzapfen wirkende Reibung am geringsten ist.
Die letzten beiden Prüftage 14 und 15 entsprechen den Umgebungsbedingungen zu Anfang des Tests.
Aus den abgelesenen Ständen wird anschließend für jeden Tag der Gang berechnet. Dazu wird vom Stand eines Tages X der Stand des Vortages (X-1) abgezogen.
Aus den ermittelten 15 täglichen Gängen werden sieben Kennzahlen berechnet:
Mittlerer täglicher Gang in den verschiedenen Lagen [s/d]
Der mittlere tägliche Gang wird im Zusammenhang mit C.O.S.C. wohl am häufigsten verwendet. Gebildet wird er aus dem Durchschnitt der Gänge der ersten 10 Tage:
M[quer] = (M1 + M2 + M3 + … + M10) / 10
Da die ersten 10 Prüftage in fünf unterschiedlichen Lagen und bei konstanter Temperatur erfolgen, lässt die Kennzahl den Rückschluss auf den Gang am Arm des Trägers zu – auch hier wird die Uhr permanent in unterschiedliche Lagen versetzt.
Mittlere Gangabweichung [s/d]
Diese Kennzahl bildet den Durchschnittswert der Gangabweichungen der fünf Lagen:
V[quer] = ( abs(M2 – M1) + abs(M4 – M3) + … + abs(M10 – M9) ) / 5
Die mittlere Gangabweichung ist ein Indikator für die Ganggenauigkeit einer Uhr. Eine signifikante Gangabweichung bedeutet, dass die Uhr bei identischen Umgebungskonditionen (Lage, Temperatur) mal schneller, mal langsamer geht. Diese Differenz der Gänge ist vom Uhrmacher nur sehr aufwändig zu beseitigen. Hingegen ist es relativ einfach, einen konstanten Vor- oder Nachgang mittels Rückerzeiger, Unruhschrauben etc. zu korrigieren.
Größte Gangabweichung [s/d]
Die größte Gangabweichung in den fünf unterschiedlichen Lagen:
Vmax = max (V1, V3, V5, V7, V9)
Differenz zwischen liegend und hängend [s/d]
Es wird die Abweichung der durchschnittlichen Gänge in den Positionen ‚Krone links‘ und ‚Zifferblatt oben‘ berechnet:
D = (M1 + M2) / 2 – (M9 + M10) / 2
Ein interessante Kennzahl aufgrund der unterschiedlichen Reibung auf die Unruhzapfen: Bei ‚Zifferblatt oben‘ ist diese sehr gering, ‚hängend‘ ist die Unruh und das gesamte Räderwerk der vollen Reibung in den Lagersteinen ausgesetzt. Eine kleine Zahl bedeutet gleichmäßigen Gang, der jedoch in seiner Größenausprägung beträchtlich sein kann!
Größte Differenz zwischen dem mittleren täglichen Gang und einem der 10 ersten Gänge [s/d]
P = abs( M[quer] – max(M1, 2, …, 10) )
Gangabweichung pro Grad Celsius [s/d/°C]
Hier wird der Gang bei 8 °C vom Gang bei 38 °C abgezogen, das Ergebnis durch den Temperaturunterschied von 30 °C dividiert:
C = (M13 – M11) / 30
Die Gangabweichung pro Grad Celsius drückt den Temperaturfehler aus. Je kleine der Wert, desto unempfindlicher ist die Uhr gegenüber Temperaturschwankungen.
Wiederaufnahme des Gangs [s/d]
Die Kennzahl zeigt die Gangabweichung in der Position ‚Krone links‘ zu Beginn und am Ende der C.O.S.C.-Prüfung:
R = M15 – (M1 + M2) / 2
Die aus den täglichen Gängen berechneten Kennzahlen werden mit den in der ISO-Norm 3159 definierte Spezifikationen abgeglichen. Nur wenn ein Uhrwerk bei allen sieben Kennzahlen innerhalb der Toleranzwerte bleibt, wird ein Gangschein (‚Bulletin de Marche‘) ausgestellt.
Bei den einzuhaltenden Spezifikationen wird zwischen Werken mit einem Durchmesser > 20 mm bzw. < 20 mm unterschieden.
Bei der C.O.S.C. wurden im Jahr 2002 1.271.934 Gangscheine ausgestellt. Ca. 97% der Zertifikate entfielen dabei auf mechanische Uhrwerke, Prüfungen an Quarzwerken waren wie auch bereits in den Vorjahren weiter stark rückläufig.
Insgesamt wurden in 2002 1.315.752 Uhrwerke zur Prüfung eingereicht, von denen immerhin 43.818 Stück (3,3%) die ISO 3159 Spezifikationen nicht erfüllten. Rolex nimmt wie auch in den Vorjahren mit über 800.000 Zertifikaten die unangefochtene Spitzenstellung ein – zwei Labors der C.O.S.C. sind fast ausschließlich mit der Prüfung der Krönchen-Uhren beschäftigt.
Die C.O.S.C. stellt für eine Einzelprüfung ca. CHF 220,- in Rechnung. Großkunden bezahlen bei entsprechenden Mengen nur ca. CHF 5,- pro Zertifikat. Ein Gangschein kann für CHF 50,- direkt bei der C.O.S.C. angefordert werden.
Welche Aussagekraft hat ein C.O.S.C.-Zertifikat wirklich?
Bei Uhrenfans entbrennen immer wieder heiße Diskussionen, welcher Stellenwert der Chronometer- Zertifizierung beizumessen ist. Die Bandbreite der Meinungen ist enorm und gipfelt in etwa folgenden Extremen:
- Alle Uhren ohne Chronometer-Zertifikat sind Schrott
- C.O.S.C. ist reines Marktgeschrei und hat keine echte Aussagekraft
Die Wahrheit liegt wohl wie so häufig irgendwo dazwischen. Dabei sollte man sich folgende Fakten vor Augen führen:
Die Prüfung erfolgt am nackten Uhrwerk. Nach erfolgter Zertifizierung werden die speziellen Zeiger, das Zifferblatt und die Aufzugswelle entfernt, das Uhrwerk wird zum Hersteller zurückgeschickt. Dort wird das endgültige Zifferblatt, Zeigerspiel und Aufzugswelle montiert und das Werk eingeschalt. In aller Regel erfolgt dann eine abschließende Gangkontrolle, die Uhr wird ggf. nachreguliert.
Die Testbedingungen sind statisch. Bei der C.O.S.C. liegen die Testkandidaten fast 24 Stunden am Tag regungslos bei konstanter Temperatur in ihren Plastikboxen und werden nur für die tägliche Messung des Gangs bewegt. Im täglichen Einsatz ist die Uhr permanenten Lagewechseln ausgesetzt. Auf sie wirken Fliehkräfte und magnetische Felder ein. Sie muss Stöße wegstecken und schnelle Temperaturwechsel verkraften. Die Anforderungen im ‚echten Leben‘ sind viel höher als im Testlabor!
Die Chronometerprüfung ist eine Momentaufnahme. In der Einlaufphase ändert sich in der Regel der Gang der Uhr. Bei einer nach Jahren fälligen Revision wird das komplette Uhrwerk demontiert, wieder zusammengesetzt und die Uhr neu einreguliert – der Chronometerstatus bleibt davon unberührt, gleich welche Gangergebnisse die Uhr nach der Revision liefert.
C.O.S.C. Statistik 2002
Anzahl der ausgestellten Chronometerzertifikate pro Jahr
- Rolex 814.720
- Omega 165.543
- Breitling 131.815
- Panerai 39.016
- TAG-Heuer 20.207
- Baume & Mercier 15.504
- Bulgari 11.141
- Corum 8.005
- Chopard 7.684
- Tissot 6.221
- Chanel 5.423
- Mido 4.783
- Tiffany 4.698
- Zenith 4.676
- Ulysse Nardin 4.671
- Ball Watch Co. New York 4.617
- Eterna 3.316
- Ikepod 3.246
- Vacheron Constantin 2.825
- Ebel 2.437
- Arnold & Son 1.739
Sonstige 9.647
Gesamt 1.271.934
C.O.S.C. Statistik 1999
Anzahl der ausgestellten Chronometerzertifikate pro Jahr
- Rolex 584.601
- Omega 137.750
- Breitling 127.659
- Bulgari 22.601
- TAG-Heuer 13.342
- Panerai 12.826
- Vacheron Constantin 5.152
- Tissot 4.838
- Montega 4.186
- Concord 3.319
- Ikepod 3.287
- Zenith 2.481
- Ebel 2.456
- Swatch 1.957
- Mühle Glashütte 1.468
- Ventura 1.384
- Ulysse Nardin 1.280
Sonstige 51.354
Gesamt 981.941
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