Uhrenwissen-kompakt Nr.1 - Fachwissen mechanische Uhren

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Fohnsdorf, Dezember 2011
© 2011, Christian Stolz
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Christian Stolz
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Anleitung über das früher übliche Feuervergolden mit Quecksilber machen Sie das auf keinen Fall. Sie
würden sich vergiften!
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Entwicklungsgeschichte der Uhren (Ausführungen von 1905)
In den ältesten Zeiten benutzte man zur Zeitbestimmung senkrecht aufgestellte
Stäbe, Gnomone, deren Schattenlänge oder Schattenrichtung die Tageszeit
erkennen ließ. Aus diesen Sonnenzeigern (Sonnenweisern, Stundensteinen)
entstanden die Sonnenuhren, die wesentlich genauere Zeitangaben ermöglichten
und bis zum 15. Jahrh. fast die einzigen öffentlichen Uhren waren.
1. Ägyptische Wasseruhr.
Als Erfinder der Sonnenuhren wird, allerdings wohl mit Unrecht, der Babylonier
Berosus (600 v. Chr.) genannt, der die Kenntnis des Sonnenweisers nach
Griechenland brachte. Dort machten sich namentlich Thales, Anaximandros und
Eudoxos um die Verbesserung und Verallgemeinerung der Sonnenuhren verdient.
Rom erhielt erst die erste Sonnenuhr um 260 v. Chr., und nach Deutschland soll sie
Peuerbach (um 1450) gebracht haben. Neben den Sonnenuhren wurden schon sehr
früh, namentlich als Hausuhren, Wasseruhren benutzt. Fig. 1 zeigt eine Wasseruhr,
wie sie um 300 v. Chr. in Ägypten gebräuchlich war. Durch das Rohr h fließt Wasser
in den Trichter a; dieser ist aber durch einen eingetauchten massiven Kegel b fast
ganz erfüllt, so daß das Wasser aus dem Trichter a nur tropfenweise in den Zylinder
c abfließen kann. Die Höhe der Wassersäule und damit die abgelaufene Zeit wird
durch den Schwimmer e angezeigt, der seine Bewegung auf das Räderwerk g

überträgt und an einem Zifferblatt die Tagesstunde angibt. Je nachdem der Kegel b
mehr oder weniger in den Trichter a eingetaucht wurde, lief das Wasser langsamer
oder rascher ab, und es konnte auf diese Weise der Ablauf der Uhr mit der
jeweiligen Tageslänge in Einklang gebracht werden. Platon führte die Wasseruhr
(Klepsydra) in Griechenland und Scipio Nasica um 157 v. Chr. in Rom ein. Im Orient
waren Wasseruhren sehr verbreitet, und 807 schenkte Harun al Raschid eine sehr
kunstvoll gearbeitete Wasseruhr mit Schlagwerk und beweglichen Figuren an Karl d.
Gr. Auch Sanduhren sowie Öluhren, bei denen der Verbrauch des Öles einer Lampe
die Zeit anzeigte (Fig. 2), wurden vielfach benutzt.
2. Öluhr
Die Erfindung der Räder- und Gewichtsuhren wird dem Mönche Gerbert, dem
spätern Papst Silvester II. (947-1003), zugeschrieben, auch soll er mit diesen bereits
Schlagwerke mit Glocken verbunden haben. Im 13. Jahrh. begann man auf den
Türmen von Kirchen und Schlössern Räderuhren aufzustellen, die alle mit der
Spindelhemmung ausgerüstet waren. Eines der vollkommensten solcher alten
Uhrwerke ist die von Heinrich von Wick 1370 auf dem Schlossturm in Paris
aufgestellte Turmuhr (Fig. 3), die als Wunderwerk galt. Ende des 15. Jahrh. traten
Räderuhren auch als Hausuhren auf und wurden bei astronomischen
Beobachtungen benutzt; so von Walter in Nürnberg und Tycho Brahe auf seiner
Uranienburg.

Die ersten Taschenuhren soll um 1500 der Nürnberger Schlosser Peter Henlein
hergestellt haben, die unter der Bezeichnung »Nürnberger Eier« bald weite
Verbreitung fanden.
3. Turmuhr auf dem Parser Schlossturm. Erbaut 1370 von Heinrich von Wick.
Die Uhren werden nach der Art des Regulators in zwei Gruppen getrennt: a)
Pendeluhren, bei denen das schwingende Pendel den Taktgeber bildet. Hierher
gehören fest aufgestellte Uhren, die astronomischen Präzisionsuhren, Turmuhren
und Wanduhren; b) Unruhuhren, bei denen eine Spiralfeder mit Schwungrad,
Unruhe oder Balance genannt, den Regulator bildet. Unruhuhren sind alle
transportabeln Uhren, Taschenuhren und Chronometer (Seeuhren). Nach der Art
ihrer Verwendung unterscheidet man auch Taschen- oder Sackuhren, Chronometer
oder Seeuhren, astronomische Pendeluhren, Uhren für Hausgebrauch (Stutzuhren,
Wanduhren, Dielenuhren, Reiseuhren etc.) und Turmuhren oder öffentliche Uhren.
Außerdem finden Uhrwerke Verwendung bei vielen Kontroll- und Messvorrichtungen,
so bei den Wächter- und Arbeiterkontrolluhren, bei den Taxametern der Droschken,
den Fernsprechzeitmessern, Geschwindigkeitsmessern, Elektrizitätszählern u. dgl.
I. Pendeluhren. Die Triebkraft der Pendeluhren bildet ein an einer Schnur,
Darmsaite oder Kette befestigtes Gewicht A (Fig. 4 und 5). Die Schnur ist mit ihrem
Ende an eine Walze B befestigt und wird bei Drehung der Walzenachse mit einem
auf den Zapfen a aufgesteckten Schlüssel auf die Walze aufgewickelt.
Durch den Zug des Gewichts wird nun die Walze gedreht, und diese Drehung
überträgt sich durch das auf die Walzenachse aufgesetzte Zahnrad C (Walzenrad)
auf die andern Getriebe des Laufwerks derart, dass immer ein Zahnrad in ein
Triebrad eingreift und dieses das an seiner Achse aufgesetzte Rad mitführt. So greift
das Walzenrad C in das Trieb D ein, welches das Rad E mitnimmt; dieses greift in
das Trieb F des Rades G, letzteres in das Trieb H des Rades K und endlich K in das

Trieb L des letzten Rades M; das Steigrad, Hemmungs- oder Gangrad heißt. Bei
Verwendung von Sekundenpendeln dreht es sich in einer Minute einmal herum, auf
seiner Achse sitzt dann der Sekundenzeiger der Uhr; es wird daher auch
Sekundenrad genannt. Das Rad K dreht sich in einer Stunde einmal herum und wird
Minutenrad genannt, weil seine Achse den Minutenzeiger bewegt. Die Räder E und
G heißen Zwischen, Mittel- oder Beisetzräder. Ihre Zahl wechselt; in den
astronomischen Präzisionsuhren ist gewöhnlich nur ein solches Rad vorhanden.
Beim Ablaufen des Gewichtes A würde das beschriebene Laufwerk allein eine
schnelle und beschleunigte Drehung erfahren, um aber diese zu verlangsamen und
gleichförmig zu gestalten, dient die mit dem Regulator als Taktgeber in Verbindung
stehende Hemmung. Diese besteht aus dem Anker N, der das Steigrad M umfasst
und mit den rechtwinkligen Biegungen seiner beiden Arme, den Paletten oder
Hebungen, in die Zähne des Steigrades eingreift und die Bewegung desselben
hemmt.
4. Schematische Darstellung einer Pendeluhr.

Die Flächen der Ankerpaletten sind nun geneigt und so ausgebildet, dass, wenn der
Anker mit dem Pendel hin und her schwingt, sie abwechselnd in die Steigradzähne
hineingreifen und wieder heraustreten, wobei die Zähne an den schrägen Paletten
einhergleiten und jedes Mal beim Durchgang des Ankers durch die senkrechte Lage
eine Drehung des Steigrades um einen Zahn eintritt. Die regelmäßige Bewegung
des Ankers N wird durch die Schwingung des Regulators, des Pendels P, erzielt,
das ganz frei an einer Stelle des Uhrgehäuses aufgehangen ist und nur durch die
Führungsstange T und die Gabel U mit der Achse O des Ankers in Verbindung steht.
Da die Schwingungen des Pendels isochron, d.h. von gleicher Dauer sind, so wird
auch die oszillierende Bewegung des Ankers isochron sein und das Durchschlüpfen
eines Steigradzahnes immer nach gleichen Zeiten eintreten und damit der Ablauf
des ganzen Uhrwerkes gleichmäßig erfolgen. Damit das Pendel in Bewegung bleibt
und durch Luftwiderstand und Reibung nicht zum Stillstand kommt, erhält es durch
die Hemmung immer einen neuen Antrieb. Jedes Mal, wenn das Steigrad von der
Ankerpalette frei wird und um einen Zahn weiterspringt, fällt ein andrer Zahn mit
einer gewissen Kraft auf die andre Ankerpalette und erteilt so dem Pendel einen
neuen Antrieb, Impuls. Das ganze Uhrwerk ist zwischen zwei Messingplatten Q und
R, Platinen, aufgestellt, in denen die Achsen sämtlicher Räder und Triebe gelagert
sind, und die durch Zwischenstücke, Pfeiler, in gehörigem Abstand voneinander
gehalten werden. Vor der Vorderplatine ist das Zifferblatt befestigt, aus dessen Mitte
die Achse des Minutenrades herausragt; auf diese ist der Minutenzeiger aufgesetzt,
dessen Ende sich über die Peripherie des Zifferblattes bewegt.
5. Räderwerk einer Pendeluhr.

Auf der Steigradachse sitzt der Sekundenzeiger und beschreibt einen kleinen
exzentrischen Kreis. Die Bewegung des Stundenzeigers erfolgt durch ein
besonderes Zeigerwerk oder Vorgelege, das gewöhnlich zwischen Vorderplatine und
Zifferblatt angeordnet ist und die Bewegung der Welle des Minutenrades auf die
Achse des Stundenzeigers entsprechend verlangsamt überträgt, so dass dieser
entweder in 12 oder 24 Stunden einen vollen Umkreis beschreibt. Gewöhnlich wird
der Stundenzeiger, ebenso wie der Minutenzeiger, auch in der Mitte des Zifferblattes
angeordnet und nur etwas kleiner gehalten; in diesem Falle wird die Achse des
Stundenzeigers, das Stundenrohr, lose über die Minutenachse geschoben. Bei
astronomischen Pendeluhren ist der Stundenzeiger meist ebenso wie der
Sekundenzeiger exzentrisch auf dem Zifferblatt aufgesetzt (Fig. 16 und 17). Die
Gangzeit der Pendeluhr ist abhängig von der Länge der Schnur und den für das
Gewicht zur Verfügung stehenden Fallraum. Ist letzterer für eine bestimmte Gangzeit
zu klein, so führt man die Schnur über eine frei hängende Rolle, befestigt das freie
Ende an einem Haken und hängt nun das Gewicht an die Achse der Rolle. Die
Dauer der Fallzeit und die sich abwickelnde Schnurlänge wird dadurch verdoppelt,
doch ist auch dann die Größe des Gewichts zu verdoppeln. Bei großen Uhren hängt
man auch das Gewicht an einen Flaschenzug. Um beim Aufziehen, d.h. beim
Aufwickeln der Schnur auf die Walze, keine Rückwärtsdrehung des Räderwerks der
Uhr eintreten zu lassen, ist das Walzenrad C nicht direkt fest mit der Walze B
verbunden, sondern durch ein sogen. Gesperre. Auf der Walzenachse sitzt fest das
Sperrad s (Fig. 5), auf dem Walzenrade der Sperrkegel x, der um eine Schraube
leicht beweglich ist und durch die Sperrfeder y in die Zähne des Sperrades
eingedrückt wird.
6. Gegengesperre bei Pendeluhren.

Wird die Uhr aufgezogen, so dreht sich die Walze in der Pfeilrichtung und nimmt das
Sperrad mit, das Walzenrad bleibt aber stehen, da die Zähne des Sperrades den
Sperrkegel abheben und unter ihm weiter gleiten. Beginnt jedoch das Gewicht A
wieder zu fallen, so dreht sich die Walze in entgegengesetzter Richtung und der
Sperrkegel drückt jetzt gegen einen Zahn des Sperrades und bringt damit eine
Verbindung und gemeinsame Drehung von Walze und Walzenrad hervor. Damit die
Uhr während des Aufziehens auch regelmäßig weitergeht und eine Kraft auf das
Pendel einwirkt, wird bei bessern Uhren ein Gegengesperre (Fig. 6) angewandt.
7. Waaguhr mit Spindelgang.
Bei diesem ist, außer dem auf der Walzenachse sitzenden kleinen Sperrad S mit der
Sperrklinke x und der Sperrfeder y, noch ein größeres Sperrad V vorhanden, dessen
Zähne die entgegengesetzte Richtung haben, mit der Sperrklinke z, die an der
Uhrplatine angeschraubt ist. Eine starke Feder ss' drückt gegen zwei Stifte, s im
großen Sperrad V, s' im Walzenrad C; ist die Uhr im Gang, so wird diese Feder,
entsprechend dem Zug des Gewichts, zusammengedrückt und das Walzenrad C mit
den Sperrädern V und S und der Walzenachse in Verbindung gesetzt. Beim
Aufziehen des Gewichtes hört der Zug des Gewichtes auf die Feder ss' auf, sie ist
also bestrebt, sich auszudehnen; da aber die Sperrklinke z das Sperrad V hindert,
sich nach rechts zu drehen, so drückt die Feder gegen den Stift s' auf dem
Walzenrad und treibt dieses und damit das ganze Uhrwerk weiter, ersetzt also den
fehlenden Gewichtszug. Die Kraft der Feder reicht für die kurze Zeit des Aufziehens

aus. Bei Turmuhren greift ein schwerer Hebel, Riegel und Schließer, beim Aufziehen
in das Walzenrad direkt ein und erhält durch sein Gewicht das Räderwerk im Gang.
8. Grahamscher Ankergang.
Bei den Hemmungen unterscheidet man vier Gruppen: rückfallende, ruhende und
freie Hemmungen und Hemmungen mit konstanter Kraft. Bei den rückfallenden
Hemmungen macht das Steigrad in einem gewissen Zeitpunkt ihrer Wirkung eine
kleine rückgängige Bewegung; hierher gehört der Spindelgang. Bei den ruhenden
Hemmungen steht das Steigrad still und erfährt nur im Augenblick des Stoßes eine
Bewegung, so beim Grahamschen Ankergang.
9. Stiftengang.

Bei den freien Hemmungen vollziehen sich die Schwingungen des Regulators ganz
frei vom Hemmungsrad, und nur im Augenblick des Anstoßes wird eine kurze
Verbindung hergestellt. Die Hemmungen mit konstanter Kraft sind ebenfalls freie
Hemmungen, doch ist bei ihnen der Impuls, den das Pendel erfährt, vom Uhrwerk
unabhängig und immer von gleicher Größe. Die älteste Hemmung ist der
Spindelgang, der in Verbindung mit einem Horizontalpendel, der Wage, in den
ersten großen Turmuhren angewandt wurde. Fig. 7 zeigt eine solche Waaguhr mit
Spindelgang. Die Wage ist der horizontal liegende Stab w, der um eine senkrechte
Achse vor und zurück schwingt. Die Achse hat zwei zueinander senkrechte Ansätze,
Flügel oder Lappen, p und q, die abwechselnd in die Zähne des Steigrades oder
Kronrades k eingreifen, und bei der Umkehr der Bewegung einen Zahn
durchschlüpfen lassen. Die Schwingungen der Wage erfolgen schneller oder
langsamer, je nachdem man die Gewichte an dem Wagearm näher heran oder
weiter ab anhängt. Die Waguhren haben lange Zeit den bescheidenen Ansprüchen,
die man an sie stellte, genügt; 1872 ist auf dem Doverkastell eine eiserne Waguhr,
die 1348 in der Schweiz hergestellt war, ihres Dienstes enthoben worden. Mit der
Waguhr begann im 16. Jahrh. auch die Schwarzwälder Uhrenindustrie; auch waren
die Uhren, mit denen Kaiser Karl V. sich bei St. Just einsiedlerisch beschäftigte,
Waguhren. Die wichtigste und meist gebrauchte Hemmung für Pendeluhren ist die
ruhende Ankerhemmung, die 1680 von Clement angegeben und von Graham (1673-
1751) wesentlich verbessert wurde, nach dem sie auch als Grahamgang bezeichnet
wird. Die Wirkungsweise ist schon oben besprochen; die genaue Konstruktion ist
aus Fig. 8 ersichtlich, wo die Hälfte des Steigrades und der Anker nebst Paletten
abgebildet ist. Derselbe umfasst 61/2 Zähne des Steigrades. Die Ankerpaletten
macht man aus ganz hartem Stahl oder aus Edelsteinen, Rubin, Saphir od. dgl. Dem
Ankergang ähnlich ist der von Vulliamy erfundene Stiftengang (Fig. 9), der in ältern
Uhren häufig angewandt wurde.
10. und 11. Riefersche Pendelhemmung.

Die beiden Arme des Ankers liegen ganz seitlich über dem am weitesten rechts
liegenden Punkte des Steigrades, wodurch der Druck der Paletten auf das Steigrad
immer in derselben Richtung wirkt. Auf dem Steigrade sind an Stelle der Zähne
senkrecht zu seiner Ebene halbzylindrische Stäbe eingesetzt, zwischen die sich die
Paletten des scherenförmig ausgebildeten Ankers schieben. Eine freie Hemmung ist
Rieflers Pendelhemmung (Fig. 10 und 11). Riefler benutzt die Biegung der
Aufhängungsfeder des Pendels, um den Impuls auf den Pendel auszuüben, und
lässt die Aufhängungsfeder bei jedem Durchgang des Pendels durch die Ruhelage
etwas spannen. Dies geschieht dadurch, dass der Anker S S' durch seine als
Schneide ausgeführte Achse P P mit der Brücke M M fest verbunden ist, an der die
Aufhängefeder i i k befestigt ist.
12. Erste Pendeluhr von Christian Huygens 1656.
Letztere wird nun bei jedem Durchschwung durch die Mitte, einmal nach links,
einmal nach rechts, um einen kleinen Betrag gebogen und angespannt. Das
Steigrad S ist ein Doppelrad und besteht aus einem Hebungsrad und einem etwas
größeren Ruherad. Bei dieser Anordnung schwingt also das Pendel vollkommen frei
und unabhängig. Diese Hemmung hat in astronomischen Uhren der neuern Zeit
vielfach Verwendung gefunden. Eine ähnliche freie Hemmung ist von Straßer
angegeben.

Schon vor Erfindung der Pendeluhr benutzten die Astronomen die
Pendelschwingungen, um die Dauer einer Erscheinung zu bestimmen; als Regulator
für Uhren wurde das Pendel erst 1656 von Huggens verwandt, der deshalb als
Erfinder der Pendeluhr gilt. Fig. 12 zeigt seine erste Pendeluhr. Er ließ das Steigrad
horizontal laufen, und dieses warf die Lappen der horizontal liegenden Spindel hin
und her. An dem Ende der Spindel hing das Pendel herab. Von großer Bedeutung ist
die Aufhängung des Pendels. Huygens hing es an einem seidenen Faden, der beim
Schwingen auf beiden Seiten gegen zykloidisch gekrümmte Bleche sich anlegte, um
auf diese Weise die großen Schwingungen, die bei der Spindelhemmung erforderlich
sind, isochron zu machen. Jetzt benutzt man bei der Ankerhemmung nur kleine
Schwingungen und hängt das Pendel an zwei dünnen Stahlfedern i i (Fig. 4 u. 11)
auf, deren Ebene senkrecht zur Schwingungsebene des Pendels steht. Das einfache
Pendel besteht aus einem Holz- oder Metallstab (Pendelstab), der an seinem Ende
ein schweres, meist linsenförmiges Metallstück (Pendellinse) trägt (Fig. 4). Die
Schwingungsdauer t eines Pendels ist nach der Formel: t = Trve/g abhängig von der
Pendellänge 1, der Entfernung des Schwerpunkts des ganzen Pendels vom
Drehungspunkt (vgl. Pendel). Man kann die Schwingungsdauer daher verkürzen
oder vergrößern, je nachdem man die Pendellänge kleiner oder größer macht, was
durch ein Hinauf- oder Hinunterschrauben der Pendellinse bewirkt wird, in kleinem
Betrag auch dadurch, dass man auf einem in der Mitte des Pendels angebrachten
kleinen Teller Gewichte auflegt oder fortnimmt, wodurch der Schwerpunkt dem
Aufhängungspunkt genähert oder von ihm entfernt wird. Ein Pendel, das Sekunden
schwingt, ein Sekundenpendel, hat eine Länge von ungefähr 1 m, doch ist die
genaue Länge an den verschiedenen Punkten der Erdoberfläche verschieden, da
diese nach der obigen Formel von der Größe der Schwerkraft, der Beschleunigung
g, abhängt. Am Äquator ist die Schwerkraft am kleinsten, dort beträgt die Länge des
Sekundenpendels 991,03 mm, nach den Polen hin nimmt sie zu bis auf 996,10 mm,
in Berlin beträgt sie 994,26 mm, und jede Änderung von 1 mm in der Pendellänge
bringt eine tägliche Gangänderung von 43 Sekunden hervor. Da mit der Änderung
der Temperatur auch die Länge des Pendelstabes eines einfachen Pendels sich
ändert, so ist die Schwingungsdauer eines solchen Pendels sehr veränderlich, und
daher können für bessere Pendeluhren, bei denen eine große Gleichförmigkeit des
Ganges gefordert wird, einfache Pendel nicht verwandt werden. Wo man solche
noch benutzt, macht man den Pendelstab aus trockenem und ganz mit Öl
getränktem Holze, dessen Ausdehnung mit zunehmender Temperatur nur gering ist.
Von dem Einfluß wechselnder Temperatur unabhängig ist nur die Pendellänge der
Kompensationspendel, die unter Verbindung verschiedenartigen Materials so
konstruiert sind, daß die mit dem Temperaturwechsel eintretenden
Längenänderungen der verschiedenen Materialien sich gegenseitig aufheben,
>kompensieren

ist. Bei zunehmender Temperatur dehnt sich nun die stählerne Pendelstange nach
unten, das Quecksilber aber nach oben aus, so dass die Entfernung der
Schwerpunkte vom Drehungspunkt ungeändert bleibt.
13. Rostpendel.
Bei Rieflers Quecksilberpendel (Fig. 14) ist die Pendelstange ein Stahlrohr, das
entsprechend dem Ausdehnungskoeffizienten desselben bei zu einer bestimmen
Höhe, etwa zwei Drittel der Länge, mit Quecksilber gefüllt und dann hermetisch
verschlossen worden ist. Dieses Pendel hat sich sehr bewährt. Durch Guillaumes
Entdeckung, dass eine Legierung von 35,7 Proz. Nickel und 64,3 Proz. Stahl den
außerordentlich geringen Ausdehnungskoeffizienten 0,0000877 besitzt, der zwölfmal
kleiner als derjenige des Stahles ist, wurde es möglich, Uhrpendel aus Nickelstahl
herzustellen, die ohne irgendwelche Kompensation für Temperatur für praktische
Zwecke keine wesentlichere Änderungen ihrer Schwingungszeit erfahren. Für
wissenschaftliche Zwecke werden sie jedoch mit einer Kompensationsvorrichtung
versehen. Bei Rieflers Nickelstahlpendel (Fig. 15) ist S die Pendelstange aus
Nickelstahl, L die Pendellinse, die in ihrer Mitte bei A aufliegt. M ist die
Regulierschraube. Auf M ruhen zwei übereinander gestellte, auf die Pendelstange S
geschobene Kompensationsröhren C und C 1 , die aus Stoffen von sehr
verschiedener Wärmeausdehnung hergestellt sind, so C aus Messing und C 1 aus

Stahl. Da eine geringe Änderung im Nickelgehalt der Pendelstange bereits sehr
erhebliche Änderungen des Ausdehnungskoeffizienten desselben zur Folge hat, so
ist es nötig, die Kompensationswirkung des Pendels verändern zu können, was
durch Übereinandersetzen zweier Kompensationskörper von verschiedener
Ausdehnung erreicht werden kann.
14. Rieflers
Quecksilberpendel.
Ein ähnliches Nickelstahlpendel ist in neuester Zeit von Straßer konstruiert worden.
Außer von der Temperatur wird aber die Schwingungsdauer eines Pendels auch
durch die veränderliche Dichte der umgebenden Luft beeinflusst; eine Zunahme des
Luftdrucks um 1 mm Quecksilberdruck verlangsamt den Gang einer
Sekundenpendeluhr im Mittel um etwa 0,015 Sekunde täglich. Um diesen Einfluss
auszuschalten, hat man das Pendel mit Luftdruckkompensationen (auch
Barometerkompensationen genannt) versehen. An der Pendelstange wird nach
Robinson und Krüger ein kleines Heberbarometer, bez. Manometer, befestigt,
wodurch bewirkt wird, dass bei steigendem Luftdruck eine kleine Quecksilbermenge
gehoben wird u. dadurch der Schwerpunkt des ganzen Pendels dem
Aufhängungspunkt näher rückt.
15. Rieflers Nickelstahlpendel

Hierdurch wird der Gang der Uhr beschleunigt und die Verlangsamung des Pendels
durch die Luftdruckänderung wieder aufgehoben. Riefler führt eine
Luftdruckkompensation mit einem am Pendel angebrachten Dosenaneroidbarometer
aus, das in ähnlicher Weise wirkt. Fig. 16 zeigt diese Luftdruckkompensation in
Verbindung mit einer astronomischen Uhr mit Nickelstahlpendel.
16. Astronomische Uhr mit Rieflers Nickelstahlpendel u.
Luftdruckkompensation.

Eine andre Methode, den Gang einer Pendeluhr von dem Einfluss der
Luftdruckschwankungen unabhängig zu machen, besteht darin, dass man die ganze
Uhr in einem luftdicht verschlossenen Gehäuse aufstellt.
17. Rieflers Uhr mit luftdichtem Glasverschluß.
Fig. 17 zeigt eine solche luftdicht aufgestellte Pendeluhr von Riefler. Auf einer
Eisenkonsole E ruht der Ring R, der den untern Glaszylinder C und den Ständer T
des Uhrwerks trägt; überdeckt wird das Werk von der Glasglocke G, die auf dem
untern Glaszylinder aufgeschliffen ist und das ganze Uhrwerk hermetisch abschließt.
Der Aufzug ist entweder ein gewöhnlicher Gewichtsaufzug oder ein elektrischer
Aufzug. Im erstem Fall wird die Aufziehwelle durch den Glaszylinder geführt und mit
einer Stopfbüchse gegen das Eindringen von Luft abgedichtet. Bei den Uhren mit
elektrischem Aufzug (die Fig. 17 zeigt) wirkt das Gewicht eines an der
Minutenradwelle angebrachten Hebels, der allmählich herabsinkt und in Intervallen
von 6-8 Minuten auf elektromagnetischem Wege jedes Mal wieder in die Höhe
gehoben wird; die Leitungsdrähte K für den elektrischen Strom gehen luftdicht durch
die Bodenplatte des Glaszylinders.

18. Schnecke und Federhaus einer Taschenuhr.
Die Ablesung der Schwingungsbogen erfolgt durch das Mikroskop M. Das
Schwingungsmaß e ist am Pendelstabe befestigt. Ferner sind unter der Glasglocke
des Zylinders ein Barometer B, ein Thermometer und ein Hygrometer angebracht.
Die Evakuierung des Zylinders geschieht mit einer Luftpumpe L, die an den Hahn J
angesetzt wird.
Außer dem ebenen Pendel wird auch noch das Dreh-(Torsions-) Pendel und das
konische Pendel als Regulator in Uhrwerken benutzt. Das Drehpendel besteht aus
einer schweren kreisförmigen Metallscheibe, die an einem dünnen Draht in ihren
Mittelpunkt aufgehangen ist und um denselben sich dreht.
19. Unruhe.
Die Schwingungen des Pendels vollziehen sich sehr langsam, und daher wird dieses
Pendel bei Uhren von langer Gangdauer, sogen. Jahresuhren, die bei einmaligem
Aufzug 400 Tage in Gang bleiben, verwendet. Genaue Gangresultate lassen sich
jedoch mit diesem Pendel nicht erzielen. Das konische Pendel wird fast nur in
Uhrwerken astronomischer Fernrohre (vgl. Äquatorial) als Regulator benutzt. Bei ihm
beschreibt der Pendelkörper einen vollständigen Kreis und der Pendelstab daher
den Mantel eines Kegels.
Um den Ablauf von kleinern Zeiträumen dem Ohre wahrnehmbar zu machen, sind
mit vielen Pendeluhren, namentlich den Turm- und Wanduhren, besondere
Schlagwerke verbunden, die vom eigentlichen Uhrwerk, dem Gehwerk, zu den
betreffenden Zeiten ausgelöst werden und sich nach Abgabe ihrer Signale
selbsttätig wieder sperren. Man unterscheidet Stundenschlagwerke und
Viertelwerke, je nachdem nur die vollen Stunden oder auch die Viertelstunden
angegeben werden. Das Signal erfolgt, indem ein Hammer auf eine Spiralfeder, eine
Glocke oder auf ein abgestimmtes Metallrohr (Gong) schlägt. Damit die Schläge
gleichmäßig aufeinanderfolgen, wird ein Windfang als Geschwindigkeitsregulator
eingeschaltet. Zur Bewegung des Hammers dient das Hebnägelrad, das an seinem
Umfang mit Stiften, Hebnägeln, besetzt ist, die den Hammerhebel erfassen und
wieder abfallen lassen. Bei den Repetieruhren wird durch Zug an einer Schnur oder
Druck auf einen Knopf das Schlagwerk ausgelöst, und wiederholt dann die zuletzt
abgegebenen Schläge. Kuckucks-, Wachtel-, Trompeter-Uhren lassen beim
Schlagen zugleich den Kuckucks- oder Wachtelruf oder eine Trompete ertönen.

Bei diesen Uhren werden vom Hebnägelrade Blasebälge aufgezogen, die beim
Abfallen des Hebels vom Hebnagel abgestimmten Pfeifen oder Trompeten Luft
zuführen. Bei den Kalenderuhren sind besondere Räderwerke mit dem Uhrwerk
verbunden, die das Datum und den Wochentag auf einem Zifferblatt anzeigen. Über
astronomische Kunstuhren s. Tafel >Uhren III

20. Schematische Darstellung des Räderwerks einer Taschenuhr.
Um die Unruhe aber in Bewegung zu erhalten, ist ebenso wie beim Pendel ein
Antrieb erforderlich, der durch das Triebwerk vom Federhaus aus erteilt wird. Die
Anordnung des Räderwerks einer Taschenuhr ist aus Fig. 20 ersichtlich, in der der
Übersichtlichkeit halber die beiden Platina x y und u u' weiter auseinander gerückt
sind und außerdem das Federhaus und die Schnecke fortgelassen ist. A ist die
Triebfeder, deren eines Ende am Säulenfuß u', das andre am Federstift oder der
Federwelle B befestigt ist. Wird die Feder A gespannt, so gerät die Welle Bin
Drehung und überträgt diese mittels des auf ihr sitzenden Sperrades auf das Rad C,
dieses greift in das Trieb D und dreht damit das Rad E, und dies geht so fort von E
auf F, G, G, H, K, L und das Hemmungsrad M.
21. Ankerhemmung in Taschenuhren.

Auf der Achse von D und E sitzt der Minutenzeiger m, dessen Bewegung durch das
Vorgelege P Q R S auf den Stundenzeiger s übertragen wird. Das Rad K wird
Kronrad, das Hemmungsrad M ebenfalls Steigrad genannt. In dieses greifen
abwechselnd die Lappen i' der Spindel ß, die von der Unruhe bald nach der einen,
bald nach der andern Seite gedreht wird. An Stelle der Spindelhemmung ist in den
Taschenuhren auch die Ankerhemmung (Fig. 21) getreten. Der Anker A, vom
Steigrad C angetrieben und dieses wieder hemmend, wirkt als Antriebsarm, der die
Unruhe B antreibt und sie darauf frei ausschwingen lässt, worauf sie beim
Zurückschwingen ihrerseits das Auslösen der Hemmung mittels des >Hebesteines< i
bewirkt, sogleich aber dann nach der andern Seite hinaus geschwenkt
wird.
22. Zylinderhemmung.
Bei der von Tompion 1695 erfundenen Zylinderhemmung (Fig. 22) liegt statt vieler
Zähne nur ein einziger zwischen den beiden Armen des Ankers, der durch die
ausgekehlte Achse der Unruhe gebildet wird. Bei Chronometern wird die
Chronometerhemmung von Earnshaw (Fig. 23) angewandt. Hier wird das Steigrad C
durch die Sperrklinke A bei p gehemmt. Wenn die Unruhe B von ihrem Ausschwung
nach der Pfeilrichtung zurückkehrt, rückt sie mittels des Zähnchens d und der Klinke
D die Sperrung bei p aus; vorher ist aber der Ausschnitt b der Unruhe vor einen
Radzahn getreten, so dass dieser der Unruhe bei einem Vorwärtsschreiten einen
Antrieb erteilt, worauf sein Vorausgänger wieder bei p gesperrt wird; bei dem
Rückschwung der Unruhe gibt die als zarte Feder gebaute Klinke D dem Zähnchen
d nach und lässt es vorüberschlüpfen. Außer diesen Haupttypen der Hemmungen
werden in den tragbaren Uhren noch andre verwandt, die mehr oder weniger
Abänderungen der beschriebenen darstellen.

23. Chronometerhemmung von Earnshaw.
Auch die Unruhe ist in ihrer Schwingungsdauer von der Temperatur abhängig, da die
Elastizität der Spiralfeder und damit auch die Schwingung mit zunehmender
Temperatur kleiner wird, und weil außerdem die Dimensionen des Schwungrades
selbst sich vergrößern. Um dies zu kompensieren, wird das Schwungrad der Unruhe
nicht aus einem vollen Ringe gebildet, sondern es wird an den Enden eines
Durchmessers durchschnitten, so dass an Stelle eines Vollkreises zwei Halbkreise
entstehen (Fig. 24); außerdem wird es aus zwei zusammengelöteten Lamellen von
verschiedenem Material (Stahl und Messing) derart hergestellt, dass das Material,
dem der größere Ausdehnungskoeffizient zukommt (Messing), nach außen liegt.
24. Kompensationsunruhe.
Infolgedessen wird sich bei zunehmender Temperatur der Bogen der Unruhe nach
innen krümmen und den wirksamen Halbmesser vermindern; damit werden die
Schwingungen schneller und heben die durch die verminderte Elastizität der
Spiralfeder veranlasste Verlangsamung wieder auf, kompensieren sie. Durch
Vorsetzung der Schrauben o und p lässt sich die Wirkung der Kompensation ändern.

Die Schrauben a a' dienen zur Regulierung der Schwingungsdauer. Bei den
Schiffschronometern, die auf der Reise häufig sehr große Temperaturänderungen
erfahren, genügt die einfache Kompensation nicht zur Erzielung eines
gleichförmigen Ganges, bei diesen werden dann noch besondere Hilfs- oder
Zügelkompensationen an der Unruhe angebracht. In neuerer Zeit verwendet man mit
gutem Erfolge auch Nickelstahl von geringem Ausdehnungskoeffizienten für die
Spiralfeder und die Unruhe. Sollen die Uhren gegen magnetische Einflüsse
geschützt sein, so verwendet man Spiralen am Palladium. Zur Regulierung des
Ganges verändert man bei Taschenuhren die Länge der Spiralfedern, hierzu dient
der Rücker, der sich mit einem Arm an den äußersten Umgang der Spiralfeder
anlegt und so den schwingenden Teil begrenzt. Die Stellung des Rückers wird durch
einen Zeiger auf einer über der Unruhe befindlichen Brücke angezeigt. Die beiden
äußersten Stellungen sind gewöhnlich mit A (avance) und R (retard), in englischen
Uhren mit F (fast) und S (slow) bezeichnet und zeigen die Richtung an, nach der
man den Rücker drehen muss, um ein Vorgehen, bez. ein Zurückbleiben der Uhr zu
erreichen. Das Gestell der Taschenuhren ist ein sogen. Kloben- oder Brückenwerk
und besteht aus einer Grundplatte mit aufgeschraubten _T-förmig gestalteten Kloben
und _n_-förmigen Brücken oder Stegen. In den Kloben und Stegen einerseits und
der Grundplatte anderseits sind die Zapfenlöcher für die verschiedenen Achsen des
Uhrwerks angebracht; in bessern Uhren werden in diese Zapfenlöcher Edelsteine
(Rubine, Saphire) eingesetzt, um die Reibung der Zapfen möglichst zu verringern.
Das Aufziehen der Taschenuhren geschah früher immer mit einem Schlüssel, der
auf den Zapfen des Federhauses, bez. der Schnecke aufgesetzt wurde, und ebenso
wurden die Zeiger durch Aufsetzen des Schlüssels auf die Minutenachse gestellt;
jetzt ist der Schlüsselaufzug jedoch ganz verdrängt durch den Remontoir- oder
Knopfaufzug, der zugleich auch die Zeigerstellung ausführt. Er hat den großen
Vorteil vor dem Schlüsselaufzug, dass das Werk mehr vor dem Eindringen von
Schmutz und Staub geschützt ist.
Die Gehäuse der Taschenuhren bestehen meist aus einem Gehäusereifen (Karrüre)
mit Knopf (Pendant) und Bügel; auf einem Flansch des Reifens wird das Uhrwerk mit
seiner Grundplatte durch Vorreiberschrauben befestigt (Gehäusepassung). Auf der
einen Seite der Reifen ist ein Ring als Fassung für das Uhrglas; auf der andern Seite
ist am Gehäusereifen der innere Staubdeckel (Küvette) befestigt, über die der
eigentliche äußere Uhrdeckel zu liegen kommt. Häufig ist auch noch das Uhrglas mit
einem besondern Deckel (Savonnette) versehen. Bei der >Savonnette ä guichet<
erhält dieser Deckel zur Ablesung des Zifferblattes noch ein kleines Fenster und eine
Stundenteilung.
Auch Taschenuhren werden mit Schlagwerk versehen, meistens aber nur als
Repetieruhren, bei denen man durch Drücken eines Knopfes das Schlagwerk, das
Repetierwerk, auslöst, das durch Schläge auf eine kleine Glocke die letzte volle
Stunde und die seitdem abgelaufenen Viertelstunden anzeigt. Auch mit
Kalenderwerken werden Taschenuhren ausgerüstet, die neben dem Datum, die
Zeitgleichung, die Mondphasen u. dgl. angeben. Im allgemeinen sind diese Beiwerke
aber als Spielereien zu betrachten, welche die Güte der Uhr, d.h. die
Gleichmäßigkeit ihres Ganges, nur beeinträchtigen.

Um kurze Zeitabschnitte genau und bequem nennen und ablesen zu können, ein
Bedürfnis, das außer für wissenschaftliche Zwecke namentlich bei Wettrennen u.
dgl. auftritt, versieht man die Taschenuhren häufig mit Registriereinrichtungen aller
Art und bezeichnet sie dann als Sekundenzähler, Chronoskope (s.d.) oder häufig
fälschlich auch als Chronographen. Meistens sind diese Uhren mit einem
springenden großen Zeiger ausgerüstet, der jede fünftel Sekunde weiterspringt.
Gewöhnlich steht der Zeiger auf der Sekunde Null in Ruhe; drückt man beim Beginn
des zu messenden Zeitraumes auf einen Knopf, so wird der Zeiger ausgelöst und
springt nun vorwärts, bis er am Ende des Zeitraumes nach einem zweiten Druck auf
den Knopf arretiert wird. Die Dauer des Zeitraumes kann dann bis auf Fünftel-
Sekunden genau auf dem Zifferblatte abgelesen werden. Drückt man nun zum
drittenmal auf den Knopf, so springt der Zeiger in die Ruhestellung auf Null zurück,
und die Uhr ist zu einer neuen Messung bereit.
Weckeruhren sind Uhren, die zu einem bestimmten, jeweilig beliebig
festzusetzenden Zeitpunkt ein lang andauerndes Schallsignal, ein Rasseln oder
Läuten, verursachen, um schlafende Personen zu wecken. Das Werk der
Weckeruhren hat ein besonderes Schlagwerk, das einen Hammer in eine sehr
rasche Hin- und Herbewegung versetzt und so lange erhält, bis das Federtriebwerk,
das jedes Mal vor der Einstellung des Weckers aufgezogen werden muss,
abgelaufen ist oder arretiert wird.
Wächterkontrolluhren nötigen den Wächter, zu regelmäßigen Zeiten seine
Rundgänge zu machen, indem sie jede Abweichung von der Vorschrift erkennbar
machen. Bei der Kontrolluhr von Bürk macht der Wächter mit verschiedenen, an den
einzelnen Stationen in besondern Kästchen eingeschlossenen Schlüsseln auf einem
in der Uhr sich bewegenden Papierstreifen Eindrücke, aus deren Ort in der
Längsrichtung des Streifens auf den Zeitpunkt der Einwirkung, aus deren Ort in der
Breite aber auf die Station geschlossen werden kann, an welcher sie erfolgt.
Versäumt der Wächter eine Station, so fehlt ein derselben entsprechender Punkt auf
dem Streifen.
Die Chronometer oder Seeuhren stellen die genauesten transportabeln Zeitmesser
dar (vgl. Art. >Chronometer

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