Schnecke (Uhr)

Anordnung von Schnecke und Kette in einem Spindeluhrwerk

Die ortsfesten oder tragbaren Spindeluhren (bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts gefertigt) waren noch recht ungenau; wesentliche Störgröße war der Einfluss der Federkraft und fehlende Entkopplung der Hemmung vom Räderwerk.

Schnecke und Kette bzw. Darmsaite

Die älteste, elegante, aber auch konstruktiv aufwändige Lösung war die Kraftübertragung vom Federhaus mittels Schnecke und zunächst durch eine Darmsaite (um 1430), ab 1539 durch eine Kette zum Gangwerk. Bei vollem Federaufzug war die Kette auf der Schnecke bis zu deren Spitze aufgewickelt. Die Federkraft war zwar groß, doch das auf die Schnecke wirkende Drehmoment durch den kleinen Hebelarm reduziert. Mit ablaufender Feder wickelte sich die Kette von der Schnecke auf das Federhaus. Die abnehmende Federkraft wurde dabei durch den zwangsläufig größer werdenden Hebelarm der Schnecke kompensiert.

Bemühungen, den optimalen Querschnitt der Schnecke zu berechnen (erste Versuche von Varignon, 1702) schlugen wegen falscher Randbedingungen fehl, erst vor wenigen Jahrzehnten konnte das Problem schlüssig gelöst werden (Peter S. Honig). In der Praxis versuchten die Uhrmacher, die günstigste Form empirisch zu finden; deshalb wurden früher auch häufig Holzschnecken verwendet.

Die Kettenglieder waren äußerst fein und wurden deshalb oft in Kinderarbeit hergestellt: Auf 12 cm Kettenlänge gingen bis zu 800 Glieder.
Bei Nachbauten älterer Uhren (z.B. Congreve-Uhren) (Englisch) ist die Kette häufig durch ein reißfestes Stahlband ersetzt.

Pendeluhren

Pendeluhren sind ortsfeste Uhren, sie werden durch Gewichte oder Federkraft angetrieben. Wesentliche Störeinflüsse:

• Temperaturänderungen, die zu schwankender Pendellänge, mithin zum unregelmäßigem Gang der Uhren, führen
• Bei Uhren mit Federwerk der Einfluss der sich mit dem Ablauf ändernden Federkraft.

Eine weitere Quelle des Gangfehlers war die Amplitudenabhängigkeit der Schwingungsfrequenz. Christiaan Huygens (1629–1695) zeigte, dass dieser Fehler vermieden wird, wenn das Pendelgewicht sich auf der Bahn einer Zykloide bewegt. Für ein physikalisches (Faden-) Pendel erreicht man das, wenn der Faden sich an der oberen Pendelaufhängung an zykloidenartige seitlichen Begrenzungen anschmiegt. Technische Probleme bei der Realisierung der Kurvenformen verhinderten jedoch zufriedenstellende Ergebnisse.

Maßnahmen zur Kompensation der vom Aufzug abhängigen Federkraft

Hier wurden nach dem letzten Weltkrieg durch die Entwicklung neuer Legierungen für die Aufzugfedern (Beryllium, Titan, Molybdän, Wolfram) große Fortschritte erzielt. Solche Federn („Nivaflex“) sind nicht nur bruchsicher, sondern geben ihre Kraft weitaus gleichmäßiger in Abhängigkeit vom Aufzuggrad ab.

Andere Störgrößen:
Der Einfluss der bei der Unruhschwingung sich exzentrisch verlagernden Spiralfeder wurde reduziert durch Aufbiegen der Spiralenden aus der Ebene („Bréguet-Spirale“, A. L. Bréguet, 1747 – 1823).

Weitere Störungen treten bei tragbaren Uhren durch Stöße und durch Veränderungen der Uhrenposition (Lage) auf. Stöße werden durch elastische Aufhängung der Zapfenlagerung, besonders der hoch beanspruchten Unruhwelle, abgefangen („Inca-bloc“, „Shock-resist“ ). Die Lageempfindlichkeit lässt sich durch Auswuchten der Unruh mittels kleiner Schrauben auf dem Reif und durch erhöhte Fertigungsgenauigkeit reduzieren (bei Chronometern ein Prüfmerkmal). Eine Konstruktion für höchste Ansprüche ist das Tourbillon, eine bewegte Vorrichtung der Unruh-Anordnung (Bréguet).

Siehe auch

• Federhaus mit Schnecke

Einzelnachweise