Das passiert im Uhrwerk
In einer neuen Serie erklärt Ihnen Atelierchef Damian Ahcin einfach und verständlich, was im Innern einer Uhr vorgeht. Teil 1: der Energiespeicher.
Haben Sie sich schon einmal gefragt, woher bei einer Armbanduhr die Energie kommt, die all die Rädchen, Komplikationen und Zeiger antreibt? Wo und wie die Kraft gespeichert wird, und was es braucht, damit sie nicht nutzlos verpufft?
Bei einer Wanduhr ist es ja einfach: An einer Trommel hängt eine Kette, an deren Ende ein Gewicht baumelt. Man dreht an der Trommel, die Kette wickelt sich um sie auf, das Gewicht klettert in die Höhe. Da es von der Erdanziehung nach unten gezogen (aber von einer Sperre daran gehindert) wird, entsteht Spannung. Indem man die Kette kontrolliert entrollt, dreht sich die Trommel und bringt durch die Bewegung Energie ins Räderwerk.
So weit, so klar. Doch am Handgelenk funktionieren Gewichte natürlich nicht. Wie bunkern wir also Energie? Und wie kommt es zur Drehbewegung, um das Räderwerk anzutreiben?
Die Lösung ist ein kleines, feines, aber superstarkes Stahlband: die sogenannte Aufzugsfeder. Sie schlummert zusammengerollt im Federhaus – mal gespannt (wenn die Uhr frisch aufgezogen ist), mal etwas entspannter (wenn die Uhr dringend wieder aufgezogen werden müsste). Dazwischen ist pure Energie, denn die Feder will nichts anderes, als sich in den Urzustand auszubreiten, was man aber nur im Winzigstbereich Schrittchen für Schrittchen zulässt.
Damit die Feder ihre Spannung hält und überhaupt solche Kraft entwickeln kann, ist sie aus einer speziellen Stahllegierung gefertigt. Fragen Sie mal einen Uhrmacher – seine Augen werden aufleuchten: Die Struktur dieser Legierung ist für ihn so thrilling wie die geheime Rezeptur von Coca-Cola. Niemand kennt die genauen Anteile der Zusammensetzung ausser die sehr wenigen spezialisierten Hersteller.
Aber zurück zu unserer Stahlfeder: Je länger sie ist, desto länger läuft die Uhr, ohne dass sie aufgezogen werden muss. Man spricht von der Gangreserve. Acht Tage kriegt man durchaus hin mit einer Feder respektive mit nur einem Federhaus. Ideal wären zwei, um die Energie besser zu verteilen. Es geht aber auch extrem: Hublot hat ein Modell entwickelt, bei dem elf hintereinandergeschaltete Federhäuser für eine Gangreserve von 50 Tagen bürgen.
Länge, Dicke und Durchmesser der Aufzugsfeder variieren von Kaliber zu Kaliber, eine Normierung gibt es nicht. Die Aufzugsfeder eines Unitas-Taschenuhrwerks aus dem Beyer-Uhrmacherkurs misst 44 Zentimeter (in einem Federhaus von 14,5 Millimeter Durchmesser!) und ist 0,175 Millimeter «dick». Die Feder im Werk einer kleinen Damenuhr wiederum kann 18 Zentimeter kurz sein und 0,065 Millimeter dünn. Zum Vergleich: Der Durchmesser eines normalen Haars beträgt etwa 0,07 Millimeter.
Wir haben also eine Feder, und wir haben eine Achse, um die die Feder aufgewickelt wird. An diesem sogenannten Federkern ist sie festgemacht. Falls Sie eine Uhr mit Handaufzug besitzen, ist die Zugfeder auch an ihrem anderen Ende fixiert, an der Innenwand des Federhauses. Indem Sie die Aufzugskrone drehen, bewegen Sie (über eine Übersetzung) den Federkern, während das Federhaus starr bleibt. Die Zugfeder spannt sich immer enger um den Kern – so lange, bis man gefühlt an einen Anschlag kommt. Bei einer Uhr mit Handaufzug sollte man sofort mit dem Aufziehen aufhören; sonst kann das Häklein brechen, mit dem die Zugfeder am Federkern befestigt ist.
WINZIGER SPEICHERPLATZ
Allein durch das Aufziehen der Feder speichert ein Uhrwerk sämtliche Energie, die es braucht, um seine Komponenten anzutreiben.
- Das Federhaus ist ein zylindrisches Gehäuse. Im Zentrum lagert drehbar die Federwelle. Eine Einbuchtung erlaubt die Fixierung der Aufzugsfeder.
- Die Aufzugsfeder ist ein hauchdünnes Metallband, das nichts anderes will, als sich in seinen Urzustand auszubreiten.
- Die Federwelle ist eine drehende Achse zwischen Brücke und Werkplatte. An ihr befinden sich der Federkern und der Haken, an dem das innere Ende der Feder eingehängt wird.
- Der Federhausdeckel schliesst das Gehäuse und dient der Federwelle als Lagerung. Auf der Brücke über dem Federhaus sitzt der Sperrkegel, der über ein Zahnrad die Federwelle arretiert.
DAS SIRREN DES SPERRKEGELS
Bei einer Automatikuhr, die sich dank ihrer Schwungmasse selbst aufzieht, ist die sogenannte Schleppfeder nur am Federkern befestigt. Am anderen Ende teilt sie sich in zwei Lippen, die nicht fixiert sind. Warum? Weil die Schwungmasse permanent arbeitet und auch dann nicht aufhört, Energie zu produzieren, wenn die Aufzugsfeder voll gespannt ist. Ein fixiertes Ende würde irgendwann brechen. Die beiden Lippen der Schleppfeder sorgen zwar für Widerstand, indem sie sich mit aller Kraft spreizen, werden aber mit der voll aufgezogenen Feder einfach weitergeschleppt. Darum dürfen Sie Ihre Automatikuhr so lange mit der Krone aufziehen, wie Sie wollen – es wird ihr nichts passieren.
Unsere Aufzugsfeder liegt nun also straff aufgezogen um den Federkern. Damit sie nicht abspannt, gibt es als eine Art Aufsatz den Sperrkegel. Mit einer winzigen Klinke greift er ins Zahnrad auf dem Federkern ein und arretiert es. Die Arbeit des Sperrkegels hört man, wenn man eine Uhr von Hand aufzieht. Es ist dieses feine Sirren: Bei jeder Aufzugsbewegung springt die Klinke kurz aus dem Zahnrad und arretiert sofort in der nächsten Lücke.
Einfach zusammengefasst: Wir betätigen die Aufzugskrone respektive mobilisieren die Schwungmasse, womit wir via Übersetzung den Federkern bewegen, um den sich wiederum die Feder aufwickelt. Auf diese Weise füllen wir den Aufzugsspeicher mit Energie. Wie diese Energie kontrolliert abgegeben wird, wie das Räderwerk als Übertragungsorgan dafür sorgt, dass nichts zu schnell und nichts zu langsam geht, erklären wir Ihnen in der nächsten beyond-Ausgabe.
Vielleicht noch ein schönes Detail zu antiken Uhren, mit denen wir es in unserem Atelier oft zu tun haben: Früher war es üblich, dass sich die Uhrmacher nach einer Revision oder einem Eingriff auf der Aufzugsfeder verewigten, mit einer Reissnadel Jahreszahlen einritzten oder mit zum Teil kunstvoller Schrift ihren Namen. Für Uhrmacher sind alte Aufzugsfedern darum ein Geheimnis, auf das wir beim Öffnen eines Uhrwerks gespannt sind: «Ein weiteres Detail, das eine solche Uhr, ihre Schöpfer und eine vergangene Zeit am Leben erhält.»
DAMIAN AHCIN
… arbeitet seit 2013 im Uhrenatelier der Beyer Chronometrie und ist seit 2023 dessen Leiter. Der Uhrmacher-Rhabilleur hat grössten Respekt vor Aufzugsfedern, seit er während der Ausbildung an der Uhrmacherschule die tiefen Kerben untersuchte, die entwischte Federn in der Wand hinterlassen hatten. Das Uhrenatelier Beyer beschäftigt an der Bahnhofstrasse 31 und im Grossuhrenatelier in Zollikon zehn Uhrmacher und zwei Uhrmacherlernende.
