Uhrenwerkzeug

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Handaufzug oder Automatik, das ist hier die Frage!

Wenn heute von mechanischen Uhren die Rede ist, so meint man im allgemeinen Uhren mit automatischem Aufzug. Sie machen den Hauptanteil in der Herstellung aller mechanischen Uhren aus und sind heutzutage auch für Uhren mit Zusatzfunktionen selbstverständlich. Dass es Zeiten gab, in denen man seine Uhr noch selbst aufziehen musste, daran können sich wahrscheinlich nur noch die älteren von uns erinnern.

Die Verwendung des automatischen Aufzuges in Armbanduhren ist erst seit den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts in größerem Maße verbreitet, als die Firma ETERNA den auf Kugeln gelagerten "Rotor", einen in der Mitte des Uhrwerks als letzte Baugruppe angebrachten Schwerkraftaufzug, eingeführt hat. Diese Konstruktion war einerseits zuverlässig genug, die Aufgabe des Aufziehens der Zugfeder zu übernehmen, andererseits robust genug, um die Beanspruchungen des Alltags auszuhalten (dazu später mehr). Erfunden wurde der automatische Aufzug von Uhren bereits 1770 von Abraham Louis Perrelet, der eine Mechanik in Taschenuhren einbaute, die sehr viel mit der Form eines Pendels mit einer am Ende angebrachten Ratsche zu tun hat. Dieser "Hammeraufzug" funktionierte wie bei einem Pedometer. Wenn der Uhrenträger seine Taschenuhr in der Westentasche aufrecht trug, wippte das Pendel bei jeder Bewegung des Trägers auf und ab. In der Aufwärtsbewegung glitt es mit einer Klinke über die Zähne des Aufzugsrades hinweg, um bei der Abwärtsbewegung, durch die Schwerkraft angetrieben, dieses mitzudrehen und die Zugfeder dadurch zu spannen. Dieses Prinzip ist noch bis heute, allerdings eher selten, in Anwendung, meistens bei Uhren, in denen aufgrund der besonderen Konstruktion kein Platz für einen Rotoraufzug ist. Ein prominentes Beispiel aus jüngerer Zeit ist eine Armbanduhr von Audemars Piguet mit dem kleinsten Tourbillon (eine um sich selbst drehende Gangkonstrukion), die einen "Hammeraufzug" mit einer Platin-Iridium-Schwung-masse besitzt. Das Gehäuse ist rechteckig und das Tourbillon sitzt in der unteren rechten Ecke des Zifferblattes.

Üblicherweise sind Automatikuhren mit einem rotierenden, halbkreisförmigen Schwerkraftaufzug ausgestattet, der durch die Gewichtsverlagerung dieser Scheibe zum Erdmittelpunkt hin eine ständige Drehbewegung in beide Richtungen vollführt. Die ersten Aufzugstechniken waren noch abgewandelte Hammerautomaten, die ihre Schwungmasse allerdings schon kreisförmig bewegten. Da diese Schwungmasse durch eine Klinkenmechanik mit dem Aufzugsrad verbunden war, war bei dieser Technik eine vollständige Umdrehung des Rotors noch nicht möglich. Das Gewicht pendelte zwischen zwei gefederten Anschlagspunkten hin und her und zog dabei wie mit einer Ratsche die Zugfeder auf. Die Erfindung der Klinkenräder, die erstmals "rotierende" Schwerkraftscheiben zuließen, brachte die Möglichkeit, die Drehbewegung der Rotoren besser und effizienter auszunutzen und die Uhr somit auch bei weniger häufigen Handbewegungen zuverlässig mit Energie zu versorgen.

Das Uhrwerk einer Automatik-Uhr unterscheidet sich abgesehen von der zusätzlichen Baugruppe von einer Handaufzuguhr nur durch die besondere Zugfeder, die ohne Endhaken konstruiert ist (Abb. Seite 148); der übrige Teil des Werkes ist gleich. Alle Bestandteile einer Handaufzuguhr, wie Aufzug und Stellwelle, Aufzugsgruppe und Federhaus, Räderwerk, Hemmung, Zeigerwerk und Zeigerstellwerk sind ebenso vorhanden.

Der Grund für die "endlose" Zugfeder bei einer Automatik-Uhr liegt auf der Hand. Im Gegensatz zur Handaufzuguhr, bei der man einen deutlichen Widerstand bemerkt, wenn das Ende der Zugfeder erreicht ist, ist bei einer Automatik-Uhr kein solcher zu finden. Wenn die Zugfeder eine Begrenzung bei Erreichen des Vollaufzuges hätte, würde der sich weiter drehende Automatik-Mechanismus die Zähne der gegen ein blockierendes Federrad drehenden Transmissionsräder beschädigen. Dreht sich allerdings das Ende der Feder mit, so kann die Automatik-Funktion schadlos alle Drehbewegungen in Richtung Federhaus weitergeben und den ganzen Tag dafür sorgen, dass die Feder der Uhr immer voll aufgezogen ist. In einigen Uhren ist konstruktionsbedingt ein einseitig aufziehender Mechanismus eingebaut, der mittels des Transmissionsrades nur die Umdrehungen der Schwungmasse in eine Richtung in Aufzugsenergie umwandelt. Dies ist dann nötig, wenn entweder kein Platz für zwei gegenläufige Transmissionsräder ist oder durch die geringe Übersetzung zum Federhaus bereits die Hälfte der Schwungenergie zum Vollaufzug der Feder ausreicht.

Beide Modelle überzeugten zwar durch eine einwandfreie Funktion des Selbstaufzugs, doch man gab sich bei ETERNA noch nicht zufrieden. Intensiv wurde weiter geforscht und 1948 kamen zwei Uhrwerke auf den Markt, bei denen der Aufzug über einen Rotor erfolgte. Die neuen, durch zahlreiche Patente geschützten Kaliber bestachen durch eine ganze Reihe konstruktiver Besonderheiten, deren herausragende die Rotor-Lagerung betraf. Dem ETERNA-lngenieur Heinrich Stamm und seinen Mitarbeitern war die Entwicklung eines Miniatur-Kugellagers gelungen, das erstmals eine weitestgehend verschleißfreie Rotorlagerung erlaubte. Die fünf Kugeln besaßen einen Durchmesser von jeweils nur 0,65 mm. Tausend davon wogen weniger als ein Gramm; eine einzelne war so leicht, dass sie auf dem Wasser schwamm. Ferner wurden die bestehenden Uhrwerke mit einem neuartigen Wechselgetriebe ausgestattet. Infolge des hohen Wirkungsgrades konnten auch ältere, sich wenig bewegende Menschen im Laufe des Tages eine Gangreserve von mehr als 40 Stunden aufbauen.

Die Präsentation der 9¼linigen Eterna-Matic, Kaliber 1198 und 1199, Höhe 5,35 mm, stieß in der Presse und beim Fachhandel auf eine überwältigende Resonanz. Schlagartig wurde der Name ETERNA weltbekannt. Die neue Eterna-Matic galt damals als die wissenschaftlich modernste und von Fachleuten bevorzugte Uhr. Deshalb erhielt sie den Beinamen "The Watchmaker’s Watch". Die überragende Bedeutung dieses Kugellager-Rotors für die weitere Geschichte der automatischen Armbanduhr geht am ehesten aus der Tatsache hervor, dass dieses System der Schwungmassen-Lagerung bis heute technisch unübertroffen ist. Bei Qualitätswerken avancierte es sogar zum absoluten Weltstandard.

Als absolute Krönung auf dem Gebiet der automatischen Damenuhr kann die 1958 vorgestellte "Golden Heart" betrachtet werden. Sie war ausgestattet mit dem damals weltweit kleinsten Automatik-Werk und einem Rotor aus 23karätigem Gold. Eine der prominentesten Trägerinnen dieser uhrmacherischen Meisterleistung war die italienische Filmschauspielerin Gina Lollobrigida. Die fünf Kugeln aus dem Rotorlager werden seither als Symbol dieser Technik auf die Zifferblätter der ETERNA-Uhren gedruckt. Diese Erfindung war - im Nachhinein betrachtet - in der Entwicklung der Uhrentechnik einer der wichtigsten Schritte, um den Erfolg der Gattung "Automatik-Uhr" bis heute fortzuführen. Die Uhrenfirma ETERNA war damals noch das gemeinsame Dach der Ebauche-Abteilung, die ETA hieß (eine Abkürzung des Firmennamens) und Rohwerke für viele verschiedene Abnehmer produzierte, und der Eterna AG, die in traditioneller Fertigung Präzisionsuhren unter dem eigenen Namern herstellte. Aus dem einstigen "Ableger" von ETERNA ist die heutige ETA SA, der weltweit größte Hersteller von Uhrwerken, entstanden. Mit ihren erfolgreichen Kalibern bestückt sie mechanische Uhren der verschiedensten Uhrenmarken auf der ganzen Welt und ihre Vielfalt reicht vom maschinell zusammengesetzten Cal. 2840 für die SWATCH Automatik-Uhren bis hin zum neuesten Werk, einem für OMEGA weiter entwickelten Werk mit einer völlig neuen Hemmung, die gänzlich ohne Öl auskommt (s. auch Kap. Die Hemmung).

Die präzise Fertigung dieser hochwertigen Uhrwerke selbst in großer Stückzahl zeigt sich auch in der hohen Anzahl der geprüften Chronometer-Werke des Cal. 2892, die jedes Jahr die Fabrik verlassen, um von den namhaftesten Marken wie OMEGA, Longines oder ETERNA in ihre Spitzenprodukte eingebaut zu werden.

Bis auf eine Ausnahme (Seiko) kann man jedes Automatik-Uhrwerk auch von Hand aufziehen und somit die Automatik überbrücken. Dies geht meist ein wenig schwerer, da man über die Krone nicht nur das Federrad gegen den stärker werdenden Widerstand der Feder drehen muss, sondern auch noch die damit gekoppelten Aufzugs- und Trans-missionsräder der Automatikbrücke. Ein Zirpen, verursacht durch die rasch durchgeführten Zähne der Ratsche im Aufzugsbereich wird hörbar. Dieses Geräusch klingt meist kratzend oder reibend, ganz so als wäre etwas nicht in Ordnung mit der Uhr. Notwendig ist der Handaufzugmechanismus bei einer Automatik-Uhr dann, wenn diese länger nicht getragen wurde und stehen geblieben ist. Um der Uhr vor dem Anlegen ein gewisses Maß an Federspannung, die sie zum genauen Laufen braucht, zuzuführen, dreht man am besten die Aufzugskrone mehrmals. Ein Bewegen der Uhr allein ist gerade am Anfang nicht ausreichend, um sie in Gang zu setzen. Durch die relativ hohe Übersetzung zum Federhaus braucht es diverse hundert Umdrehungen der Schwung-scheibe, um die Feder ganz aufzuziehen. Da gerade die Beeinflussung der Ganggenauigkeit bei geringer Amplitude der Unruh besonders hoch ist und da erst durch genügend Kraft aus der Zugfeder eine ausreichende Amplitude erreicht wird, sollte man die Uhr vor dem Anlegen etwas aufziehen.Die normale Gangreserve einer mechanischen Armbanduhr beträgt etwa 40 bis 45 Stunden und wird üblicherweise nach 6 bis 7 Stunden Tragen der Uhr durch den automatischen Aufzug erreicht. Wenn Sie also Ihre automatische Uhr regelmäßig tragen, brauchen Sie diese nicht aufzuziehen. Haben Sie für eine längere Zeit eine überwiegend sitzende Tätigkeit, bei der Sie den Arm, an dem Sie Ihre Uhr tragen, kaum bewegen, oder sind Sie für einige Zeit an das Bett gefesselt, kann es vorkommen, dass die Automatik durch Bewegungsmangel nicht den Vollaufzug der Uhr bewältigt und sie deshalb stehen bleibt.Einige Konstruktionen haben eine Schwungscheibe, die nicht mit einem Kugellager, sondern auf einer Achse gelagert ist. Diese Rotorachse ist bei allen vertikalen Stößen einer enormen Belastung ausgesetzt, und im Falle einer Überbelastung verformt sich diese Achse oder bricht sogar ab. Bei einigen Firmen, die diese Konstruktion verwenden, ist entweder die Achse federnd, also mit der Möglichkeit, gewisse Stöße abzufedern, an der Platine befestigt (IWC, Abb. unten) oder der Rotor ist so konstruiert, dass die für die relevante Masse des Rotors nicht wirksame Platte zwischen dem eigentlichen Gewicht des Schwung-körpers und dem Befestigungspunkt im Zentrum besonders dünn und damit ebenfalls federnd ausgeführt ist (Rolex). Als am unempfindlichsten hat sich aber ein Rotor herausgestellt, der auf einer recht großen Fläche mit Schrauben auf der Grundplatine befestigt wird. Die Befestigungsfläche im Zentrum hält das Kugellager (mit einem Durchmesser von etwa 4-5 mm), das wiederum von der Platte, die die wirksame Schwungmasse am äußeren Ende des Rotors mit dem Befestigungspunkt verbindet, umschlossen wird. Da die axialen und vertikalen Stöße nun eine wesentlich geringere Wirksamkeit auf die Befestigung ausüben, kommen Verformungen und Brüche der Rotorlagerung nicht mehr vor. Bei Damenuhrwerken oder Werken mit kleinem Durchmesser sind Achslagerungen von Rotoren immer noch üblich. Versuche des führenden Herstellers ETERNA, die Kugeln von Kugellagern für Rotoren aus Rubin zu fertigen, um die Reibung noch weiter zu verringern, scheiterten auch an der zu hohen Empfindlichkeit der Rubinkugeln bei Stößen. Die Kugeln platzten regelmäßig und das gesamte Kugellager musste ausgetauscht werden.

Abschließend kann man sagen, dass die mechanische Armbanduhr mit automatischem Aufzug das am weitesten entwickelte Uhrwerk ist, da sich mit Hilfe permanenter Verbesserungen durch die Kunst der Uhrenkonstrukteure alle Unzulänglichkeiten beseitigen ließen und die heute erhältlichen Automatik Armbanduhren alle erdenklichen Finessen beinhalten können: Temperaturkompensierende Unruhen, unzerbrechliche, endlose Aufzugfedern, beidseitig aufziehende Automatikgetriebe, Sekundenstopphebel, die ein Anhalten der Uhr zum genauen Stellen ermöglichen, präzise arbeitende Kalenderschaltungen, die in einem Moment die Datumsscheibe fortbewegen. Datumsschnellschaltungen, die das Nachstellendes Datumsanzeigers erleichtern, antimagnetische Unruhreifen und Spiralen, schnellschwingende Hemmungen zur Verbesserung der Ganger-gebnisse, auf Chronometerqualität regulierte Unruhen und jüngst eine neu konstruierte Hemmung, die gänzlich ohne Öl läuft und die Wartungsintervalle deutlich vergrößert.Noch einmal zurück zu ETERNA. Die heute vielfach verwendeten mechanischen Uhrwerke des weltweit größten Rohwerke-Herstellers ETA aus Grenchen im Schweizer Kanton Solothurn haben Kugellager als Achse für den Automatik-Rotor. Diese Technik hat sich seit der Erfindung 1948 bewährt und ist dank ihrer ausgereiften Konstruktion und Langlebigkeit ein Garant für die zuverlässige Funktion heutiger automatischer Armbanduhren.

Im Jahre 1938 stellte ETERNA seine erste Automatik-Armbanduhr vor - ein Herrenmodell mit Pendelschwungmasse. Schon zwei Jahre später folgte ein Pendant für Damen, bei dem die Zugfeder ebenfalls mit Hilfe einer Pendelschwungmasse (Hammerautomat) gespannt wurde.

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