Präzise wie eine Uhr
18.10.2022
Präzision wird als Hauptmerkmal einer Uhr angesehen. Was ist die Uhrgenauigkeit, wovon hängt sie ab und welche Genauigkeit ist für verschiedene Uhrentypen normal?
Mechanische Uhr mit Unruh-Spirale-Schwingsystem
Die Genauigkeit einer mechanischen Uhr wird durch das Unruh-Spirale-Schwingsystem eingestellt und hängt in vielerlei Hinsicht von der Konstruktion und den Eigenschaften dieses Schwingsystem ab. Je nach Modell kann die Unruh bei mechanischen Uhren unterschiedliche Größen und Gewichte haben, und die Frequenz ihrer Schwingungen variiert zwischen 2,5 und 5 Schwingungen pro Sekunde.
Es wird angenommen, dass die Uhr umso genauer laufen kann, je höher die Schwingungsfrequenz der Unruh ist. Ebenso ist die Genauigkeit der Uhr umso höher, je größer das Trägheitsmoment der Unruh ist. Dementsprechend bemühen sich die Konstrukteure das Trägheitsmoment der Unruh höher und der Durchmesser der Unruh größer zu machen.
Je kleiner das Kaliber des Uhrwerks ist, desto schwieriger ist es die Genauigkeit der Uhr sicherzustellen. Dies spiegelt sich in der Norm wider, wenn für eine Herrenuhr mit einem Uhrwerkkaliber von mehr als 20 mm die zulässige Genauigkeit -40 / + 60 Sek. am Tag beträgt, beträgt sie für eine Uhr mit einem Kaliber von weniger als 20 mm -60 / + 85 Sek. am Tag.
Die Genauigkeit der Uhr kann sich unter dem Einfluss verschiedener Umgebungsfaktoren ändern. Jeder Schüler weiß, dass sich die Gegenstände beim Erhitzen ausdehnen. Schon eine kleine Temperaturänderung hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die Genauigkeit einer mechanischen Unruhuhr.
Beim Erhitzen nimmt zum einen der Durchmesser der Unruh und damit auch ihr Trägheitsmoment zu, zum anderen ändert sich die Länge und Steifheit des Haarfeders. Infolge einer Zunahme des Trägheitsmoments des Gleichgewichts und einer Erweichung des Haarfeders ändert sich die Periode der Gleichgewichtsschwankungen und die Uhr beginnt zu verspäten.
Zuvor wurde dieses Phänomen mit einer geteilten Bimetallunruh beseitigt. Der Ausgleichsrand bestand nicht aus einem Metall, sondern aus zwei und mit Schnitten am Kreisrand. Die Unruh wurde so konstruiert, dass sich beim Erhitzen das Trägheitsmoment nicht ändert. Eine solche Unruh herzustellen, deren Durchmesser selten 1 Zentimeter erreicht, ist eine Aufgabe, die nur sehr erfahrene Handwerker bewältigen können. Daher waren genaue Uhren, die unabhängig von der Temperatur fehlerfrei laufen konnten, selten und teuer.
Bimetallunruh ist in den heutigen hergestellten Uhren so gut wie nie zu finden. Um die 30-er Jahre des 20. Jahrhunderts wurden Materialien sowohl mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten als auch mit der Eigenschaft ihre Steifigkeit bei Temperaturänderungen kaum zu verändern entdeckt. Die Verwendung dieser Materialien bei der Herstellung der Unruh und des Haarfeders, machte die Uhr sowohl kostengünstig als auch präzis.
Die Genauigkeit einer mechanischen Uhr hängt von ihrer Position im Raum ab. Dies ist auf die Wirkung der Schwerkraft auf die Unruhuhr zurückzuführen. Der Bereich der Genauigkeitsindikatoren von Uhren in verschiedenen Positionen hängt von ihrem Design und in noch größerem Maße von der Sorgfalt ihrer Herstellung ab.
In der Position „Krone hoch“ kann die Uhr also um 20 Sekunden pro Tag verspäten, in der Position „Krone runter“ kann sie um 40 Sekunden vorgehen. Daher läuft eine solche Uhr tagsüber, abhängig von der Handposition seines Besitzers, mit unterschiedlicher Genauigkeit.
Das Wort „Uneingestellt“ am Uhrwerk bedeutet, dass keine besonderen Maßnahmen ergriffen wurden, um den Unterschied in den Messwerten in verschiedenen Positionen zu minimieren. „Auf Position 6 eingestellt“ – Die Genauigkeit der Uhr ist in 6 Positionen ungefähr gleich: mit Zifferblatt nach oben und nach unten und mit den Strichen 3, 6, 9, 12 nach oben.
Über das Design hinaus hängt die Genauigkeit einer mechanischen Uhr von der Verarbeitungsqualität und dem Zustand des Uhrwerks ab. In diesem Zusammenhang geht es vor allem um die Qualität der Verarbeitung von Teilen (Stämme, Räder, Achsstifte), den Verschleiß von Teilen, den Zustand der Schmierung und die Verschmutzung des Uhrwerks. All dies hat großen Einfluss darauf, wie groß die Reibung zwischen den Teilen ist und wie hoch der Energieverlust im Uhrwerk ist.