da Wasser-, Sand- und Sonnenuhren (s. d.) ihre Bedeutung im
wesentlichen verloren haben, ein Räderwerk, welches durch ein
fallendes Gewicht oder durch eine sich entspannende Feder getrieben
wird. Dieses Räderwerk, bestehend aus einer Anzahl ineinander
greifender Zahnräder, zählt gewissermaßen die
kleinen, aber sehr regelmäßigen Bewegungen, welche ein
andrer Teil der U., der Regulator, vollbringt, und registriert sie
durch den Zeiger auf dem Zifferblatt. Regulator und Räderwerk
sind durch die Hemmung miteinander verbunden. Ersterer ist ein
Pendel oder ein Schwungrad mit Spiralfeder, und je nach der
Kombination dieser Teile unterscheidet man nun Gewichtuhren, die
meist auch Pendeluhren sind, und Federuhren mit Pendel (Stutzuhren)
oder Unruhe (Taschenuhren). In dem Räderwerk befindet sich ein
Rad, welches sich genau in einer Stunde umdreht (das Minutenrad)
und den Minutenzeiger trägt, während ein besonderes
kleines Räderwerk (Zeiger- oder Vorlegewerk) mit zwölfmal
langsamerer Bewegung den Stundenzeiger treibt. Bei den Gewichtuhren
wirkt das fallende Gewicht, solange es überhaupt fällt,
mit stets gleichbleibender Kraft, die spiralförmig
aufgewundene Feder aber, welche, indem sie sich entspannt, das
Räderwerk treibt, wirkt weniger gleichmäßig, und es
bedarf zur Erzielung eines gleichförmigen Ganges der U. einer
vollkommen konstruierten Hemmung. Man benutzt zu diesem Zweck aber
auch die Kette, welche das die Feder enthaltende Federhaus mit der
Schnecke, einem abgestutzten Kegel, verbindet und, wenn die U.
aufgezogen ist, ganz um die Schnecke, vom dickern nach dem
dünnern Ende derselben gewunden ist. Indem nun die Feder das
Federhaus dreht, wickelt dieses die Kette von der Schnecke ab, und
die Kompensation der Ungleichheiten in der Zugkraft der Feder
erfolgt, weil die Kette zuerst an dem kleinsten und dann an immer
größerm Halbmesser der Schnecke thätig ist. Diese
in den ältern Taschenuhren (Spindeluhren) übliche
Einrichtung findet sich jetzt nur noch in Präzisionswerken. Da
die Schwingungsdauer eines Pendels nur dann konstant ist, wenn
seine Länge unverändert bleibt, diese aber durch die
Temperaturschwankungen sich verändert, so benutzt man für
genaue Uhren Kompensationspendel, bei denen durch die verschieden
große Ausdehnung zweier Metalle der Mittelpunkt der
Pendellinse in gleicher Entfernung vom Aufhängepunkt erhalten
wird. Sind in Fig. 1 eee drei Eisenstäbe, z z zwei
Zinkstäbe, so ist bei der eigentümlichen
Aufhängungsweise der Pendellinse die Aufgabe gelöst, wenn
die Summe der Längen eines äußern und des mittlern
Eisenstabes sich zu der eines Zinkstabes verhält wie die
Ausdehnungskoeffizienten von Zink und Eisen. Die Unruhe, ein
kleines Schwungrädchen mit Spiralfeder, welches um eine
Gleichgewichtslage schwingt, macht Schwingungen von konstanter
Dauer, solange Durchmesser, Schwingungsbogen und Spiralenlänge
unverändert bleiben, ist also auch von Temperaturschwankungen
abhängig und bedarf bei Chronometern wie das Pendel einer
Kompensation. Die Hemmung (échappement) hat dem Pendel oder
der Unruhe fort und fort mittels kleiner Impulse dasjenige an Kraft
zu ersetzen, was sie durch Reibung und Luftwiderstand bei jeder
Schwingung einbüßen. Bei der viel angewandten
Ankerhemmung von Graham (Fig. 2) ist A ein sogen. Steigrad, welches
durch Zahnräderübersetzung von der Gewichtstrommel aus
bewegt wird, während der Anker B an den Schwingungen des
Pendels teilnimmt u. so abwechselnd links u. rechts in die
Zähne des Steigrades eingreift. In der dargestellten Lage wird
im nächsten Moment der jetzt gesperrte Zahn k frei und
erteilt, an der schrägen Fläche g i entlang gleitend, dem
Pendel einen kleinen Impuls. Nachdem sich hierauf das Steigrad um
die halbe Entfernung zweier Zähne bewegt hat, stößt
rechts ein Zahn gegen den Arm m des Ankers, und das Rad bleibt so
lange gesperrt, bis das Pendel zurückkehrt. Auch hier erteilt
die Zahnspitze demselben einen Impuls, indem sie an der
Hebefläche m p entlang gleitet. Die Hemmung heißt
ruhende Hemmung, weil das Steigrad, während es gesperrt ist,
vollständig unbeweglich bleibt, was bei den ältern
Ankerhemmungen nicht der Fall war. Dem Anschein nach wesentlich, in
Wirklichkeit aber nur wenig verschieden von dieser Hemmung ist die
Cylinderhemmung der Taschenuhren, bei welcher statt vieler
Zähne nur ein einziger zwischen den beiden Armen des Ankers
sich befindet, der nun durch die hohle Achse der Unruhe gebildet
werden kann. Bei der Ankerhemmung neuerer Taschenuhren (Fig. 3) ist
A der sogen. Anker, B die Unruhachse mit der darauf sitzenden
Scheibe g und C das vom Uhrwerk in der Richtung des Pfeils
getriebene Steigrad; i ist der sogen. Hebestein, welcher an der
Scheibe g befestigt
975
Uhr (Remontoir-, selbstaufziehende Uhren etc., Schlagwerke,
Kontrolluhren etc.).
ist und den doppelten Zweck hat, den Anker in den extremen
Stellungen II und III zu halten, in denen das Steigrad gesperrt
wird, und anderseits in dem Moment, in welchem ein Zahn des
letztern an einer der beiden Hebeflächen mn oder pq entlang
gleitet, durch die Hörner t und r, zwischen denen er dann
liegt, den Impuls zur Erhaltung der Unruhbewegung zu empfangen. Der
letztere Moment ist in der Figur, Stellung I, gezeichnet. Der Zahn
k gleitet an der Hebefläche pq entlang und bewirkt dadurch
eine Bewegung des obern Teils des Ankers nach links; dadurch
drückt das Horn r auf den Hebestein und unterstützt die
Drehung, in welcher sich die Unruhe augenblicklich befindet, bis
die Stellung II eingetreten ist; in dieser sperrt der Zahn z, gegen
welchen sich der Zahn v legt, das Steigrad so lange, bis die Unruhe
umkehrt und den Hebestein gegen r trifft, wodurch der Anker den
Zahn v freigibt, welcher nun auf die Hebefläche mn wirkt und
einen Impuls nach der andern Richtung erteilt. Hierauf tritt die
Stellung III ein, und das Spiel wiederholt sich. Die Unruhe ist in
der Figur weggelassen, ebenso der sogen. Sicherheitsmesser, welcher
verhindert, daß bei Erschütterung fehlerhaftes Arbeiten
stattfindet. Bei diesen Hemmungen liegt noch ein gewisser Nachteil
in dem Umstand, daß der Anker während des
größten Teils der Pendelschwingung an den Zähnen
des Steigrades gleitet und dabei eine von der Größe der
Triebkraft abhängige Reibung erfährt, welche leicht
verzögernd auf den Gang der U. einwirken kann. Aus diesem
Grund hat man freie Hemmungen konstruiert, bei welchen Pendel oder
Unruhe, mit Ausnahme des vom Triebwerk aus erteilten Stoßes,
während der Schwingung möglichst frei von Druck und
Reibung bleiben. Noch vollkommener wirken die Hemmungen mit
konstanter Kraft, bei denen der Impuls dem Regulator nicht direkt
durch die Triebkraft, sondern vermittelt durch eine Feder oder ein
Gewicht erteilt wird, welche nach jeder Pendelschwingung
regelmäßig durch die treibende Hauptkraft wieder
aufgezogen werden. Dieses letztere Mittel ist in Anwendung
namentlich bei den Chronometern ("Zeitmessern"), welche auf
Schiffen zur Bestimmung der geographischen Länge benutzt
werden (deshalb Seeuhr, Längenuhr), indem man die von ihnen
angegebene Zeit mit der an Ort und Stelle sich aus Beobachtung der
Sonne oder der Sterne ergebenden Zeit vergleicht. Je 4 Minuten
Zeitunterschied entsprechen bekanntlich einem Grad
Längenunterschied. Der Gedanke stammt bereits aus dem Jahr
1530, wo ihn Gemma Frisius kurz nach Erfindung der Taschenuhr
aussprach. Huygens verfertigte eine solche U. mit gutem Erfolg
bereits 1665, eine vollkommnere Lösung der Aufgabe wurde 1728
durch Harrison erreicht, alles bisher Geleistete übertraf aber
Bréguet. Die Chronometer haben sehr kräftige
Kompensationsunruhen, häufig mit Spiralfedern von bedeutender
Länge aus stark gehämmertem Gold, um das Rosten zu
verhindern. Alle Räder müssen aufs vorzüglichste
gelagert und äquilibriert sein. Ein Chronometer muß auch
vorsichtig gebraucht werden, frei von heftigen Erschütterungen
bleiben und weder in zu trockner noch zu feuchter Atmosphäre
sich befinden. Ein mathematisch sicheres Resultat ist aber selbst
bei der ausgesuchtesten Behandlung nicht zu erwarten. Das Aufziehen
der Taschenuhren mit besonderm Uhrschlüssel wird bei den
Remontoiruhren vermieden, bei denen der äußere Griff der
U., wenn man ihn dreht, auf ein kleines Zahnradsystem wirkt,
welches das Aufziehen besorgt. Eine autodynamische oder selbst
aufziehende Taschenuhr von Löhr ist mit einem
Aufziehmechanismus versehen, der nach Art der Schrittmesser mit
schwingendem Hämmerchen arbeitet. Bei geringen
Erschütterungen, wie sie die U. beim Gehen, Reiten, Fahren
etc. erleidet, gerät ein Gewichtshebel in Schwingungen, und
diese werden auf ein Räderwerk übertragen, welches zum
Aufziehen der Uhrfeder dient. Lößls autodynamische
Gewichtsuhr befindet sich in einem allseitig geschlossenen
Gehäuse und geht, einmal aufgezogen, ohne weiteres Zuthun von
außen. Das Gehwerk wird durch ein hängendes Gewicht
betrieben, und man benutzt den stets schwankenden Barometer- oder
Thermometerstand, um das Gewicht stets in gleicher Höhe zu
erhalten. Die Gleichmäßigkeit des Ganges ist durch ein
genau adjustiertes Kompensationspendel gesichert. Eine sehr viel
längere Gangbarkeit, als die gewöhnlichen Pendeluhren
besitzen, erhielt Harder durch Anwendung eines rotierenden
Torsionspendels. Dieses Pendel besteht aus einer wagerechten
Scheibe, die in ihrem Mittelpunkt an einer dünnen, schmalen,
sehr geschmeidigen, senkrecht an einem festen Punkt
herabhängenden Stahlfeder befestigt ist und, ohne ihre Lage zu
ändern, wie die Unruhe einer Taschenuhr abwechselnd vor- und
rückwärts schwingt. Da diese Scheibe bei ihrer immer
gleichbleibenden Lage keine Luft verdrängt und nicht gehoben
wird, so kann sie mit demselben Kraftaufwand unter sonst
ähnlichen Verhältnissen sehr viel länger im Gang
erhalten werden als ein Pendel; ja, es gelingt, diese U. in der
Weise zu konstruieren, daß sie im Jahr nur einmal aufgezogen
zu werden braucht (daher Jahresuhr). Besondere Versuche haben
ergeben, daß die Schwingungen des Torsionspendels ebenso
isochron sind wie die eines gewöhnlichen Pendels, so daß
der regelmäßige Gang einer mit Torsionspendel versehenen
U. in dieser Hinsicht sichergestellt ist. Die Schlagwerke der Uhren
werden durch eine besondere Triebkraft, Gewicht oder Feder,
betrieben und in gewissen Momenten durch das Gehwerk
ausgelöst. Bei der eintretenden Bewegung wirkt meist ein
Windflügel, welcher schnell um seine Achse rotiert, als
Regulator, und der Hammer wird so lange ausgehoben und fallen
gelassen, bis die Bewegung wieder durch das Gehwerk gesperrt wird.
Bei den Repetieruhren wird das Schlagwerk nicht durch das Gehwerk,
sondern durch eine äußere Kraft, z. B. den Zug an einer
Schnur oder den Druck an einem Knopf, ausgelöst. Für
Uhren, welche eine selbst in den kleinsten Zeitteilen
gleichförmige Bewegung haben müssen, namentlich bei
solchen zum Bewegen astronomischer Fernröhre, die dem Lauf der
Sterne folgen sollen, wendet man ein Zentrifugalpendel an, welches
auch konstante Umdrehungszeiten besitzt. Eine Hemmung ist bei
diesen Uhren gar nicht nötig, da direkt eine schnell gehende
Achse als Pendelachse benutzt werden kann.
Wächterkontrolluhren zwingen den Wächter, zu
regelmäßigen Zeiten seine Rundgänge zu machen,
indem sie jede Abweichung von der Vorschrift sofort verraten. Bei
der U. von Bürk macht der Wächter mit verschiedenen, an
den einzelnen Stationen in besondern Kästchen eingeschlossenen
Schlüsseln auf einem in der U. sich bewegenden Papierstreifen
Eindrücke, aus deren Ort in der Längenrichtung des
Streifens auf den Moment der Einwirkung, aus deren Ort in der
Breite aber auf die Station geschlossen werden kann, an welcher sie
erfolgt, sofern jeder Schlüssel nur im stande ist, an einer
bestimmten Stelle in der Breitendimension zu wirken. Versäumt
der Wächter eine Station, so fehlt ein derselben
entsprechender Punkt auf dem Streifen.
976
Uhr (Geschichtliches, elektrische Uhren).
Die Zeit der Erfindung der U. ist nicht genau bekannt. Die Alten
hatten nur Sonnen-, Sand- und Wasseruhren (s. d.). Der Grundgedanke
der mechanischen Gewichtsuhr wurde schon von Aristoteles
ausgesprochen, und im frühen Mittelalter finden sich
mechanische Uhren in Deutschland. Im 12. Jahrh. benutzte man in
Klöstern Schlaguhren mit Räderwerk, und auch Dante
erwähnt solche. Da Sultan Saladin dem Kaiser Friedrich II.
eine Räderuhr zum Geschenk machte, so hat man die Sarazenen
für die Erfinder dieser Uhren gehalten, die erst durch die
Kreuzzüge nach Europa gekommen seien. Der Bau der Turmuhren
läßt sich bis ins 14. Jahrh. verfolgen. Die Benutzung
des Pendels regte Galilei an, und unter seiner Leitung arbeitete
Balcetri an einer Pendeluhr, allgemein wurde die Pendeluhr aber
erst bekannt, als Huygens, der eine solche 1656 konstruierte, sein
"Horologium oscillatorium" (1673) hatte erscheinen lassen. Als
Erfinder der Taschenuhren gilt Peter Henlein (Hele) in
Nürnberg (um 1500); die ersten hatten cylindrische Form, die
eiförmigen (Nürnberger Eier) kamen um 1550 auf. Barlow
erfand 1676 die Repetieruhren. Die Verfertigung der Uhren wird
jetzt fast durchweg fabrikmäßig betrieben, und zwar
nimmt die Schweiz hinsichtlich der Produktion und Beschaffenheit
ihrer Taschenuhren den ersten Rang ein. Genf (seit 1587), Locle und
Chaux de Fonds sind die Hauptsitze dieser Industrie. Hier, in Biel,
Solothurn und St.-Imier bestehen Uhrmacherschulen. Die englischen
Uhren besitzen zwar einen großen Ruf; doch sind ihnen
wirklich gute Schweizer Uhren gleichzustellen, ja hinsichtlich der
Konstruktion vorzuziehen. In Deutschland werden Taschenuhren seit
1845 in Glashütte in Sachsen (mit Uhrmacherschule) und in
Silberberg (Schlesien), hier auch Wächter-, Kontroll- und
Turmuhren gesertigt. Die vorzüglichsten Pendeluhren mit
zahlreichen Arten von Gehäusen, mit Weckern, Schlagwerken,
Spielwerken, Figuren, Kuckuck etc. liefert der Schwarzwald seit der
zweiten Hälfte des 17. Jahrh., besonders seit 1780. Für
diese Uhren, die auch in Freiburg (Schlesien) dargestellt werden,
besteht eine Uhrmacherschule in Furtwangen. Hauptsitze der
Schwarzwälder Uhrenindustrie sind im frühern Seekreis:
Hüfingen, Neustadt, Villingen und im frühern
Oberrheinkreis: Freiburg, Hornberg, Triberg und Waldkirch.
Frankreich hat bedeutende Taschenuhrenfabrikation in Besancon.
Stutzuhren werden besonders in Paris, Wien, Prag, Graz, Augsburg,
Berlin und Lähn in Schlesien gefertigt. Die Vereinigten
Staaten haben seit 1854 Pendel- und Taschenuhrenindustrie besonders
in Waltham (Massachusetts) und Elgin (Illinois); mit vortrefflichen
Arbeitsmaschinen liefert man Uhren, welche bei gleichem Preis den
schweizerischen mindestens gleichkommen und diesen selbst in Europa
erfolgreich Konkurrenz machen. Vgl. Jürgensen, Die höhere
Uhrmacherkunst (2. Aufl., Kopenh. 1842); Rösling u.Stoß,
Der Turmuhrenbau (Ulm 1843); Martens, Beschreibung der Hemmungen
der höhern Uhrmacherkunst (Furtwang. 1858);
Saunier-Großmann, Lehrbuch der Uhrmacherei (Glash. 1879, 3
Bde.); Derselbe, Das Regulieren der U. (das. 1880); Derselbe,
Taschenwörterbuch für Uhrmacher (das. 1880); Felsz, Der
Uhrmacher als Kaufmann (Berl. 1884); Rüffert, Katechismus der
Uhrmacherkunst (3. Aufl., Leipz. 1885); Sievert, Leitfaden für
Uhrmacherlehrlinge (4. Aufl., Berl. 1886); Horrmann, Repassage
einer viersteinigen Cylinderuhr (2. Aufl., Leipz. 1886);
Gelcich-Barfuß, Geschichte der Uhrmacherkunst (4. Aufl.,
Weimar 1886); Schilling-Baumann, Über Uhren, deren Geschichte
und Behandlung (Zürich 1875); Rambol, Enseignemen
théorique de l'horlogerie (Genf 1889 ff.); "Die Marfelssche
Uhrensammlung" (Frankf. a. M. 1889, 18 Tafeln); vier
Fachzeitschriften (in Leipzig, Berlin, Romanshorn und Wien).
Elektrische und pneumatische Uhren.
(Hierzu Tafel "Elektrische Uhren".) Elektrische Uhren wurden
zuerst von Steinheil 1839, von Wheatstone u. Bain 1840 konstruiert.
Man unterscheidet jetzt drei Systeme: sympathische Uhren
(elektrische Zeigerwerke), bei welchen die Angaben einer
gewöhnlichen Normaluhr durch elektromagnetische Vorrichtungen
auf eine größere Anzahl von Zifferblättern
übertragen werden; elektromagnetische Stundensteller, welche
mit Hilfe des elektrischen Stroms in bestimmten Zeiträumen die
Richtigstellung einer Anzahl von Uhren mit selbständigen
Gangwerken nach den Angaben der Normaluhr bewirken, und elektrische
Pendeluhren, welche ohne ein Laufwerk nur durch den elektrischen
Strom in Thätigkeit gesetzt und erhalten werden. Bei den
sympathischen Uhren sendet die Normaluhr mittels einer in das
Getriebe eingelegten einfachen Kontaktvorrichtung in jeder Minute
in die Leitung einen Strom, welcher die Fortbewegung des
Minutenzeigers der sympathischen U. um ein Feld veranlaßt.
Die sympathische U. von Siemens u.Halske (Fig. 1) besteht aus dem
Elektromagnet MM, der auf der Platte g und mit dieser auf der
Platte PP festgeschraubt ist. Den Polen pp ganz nahe gegenüber
steht fast vertikal der um h drehbare Anker aa; die
Abreißfeder f zieht ihn in die Ruhelage, wenn er von den
Polen pp nicht angezogen ist, bis zu dem Aufhaltestift i
zurück. An seinem verlängerten Ende befindet sich ein
stählerner Stößer c sowie etwas tiefer eine kleine
stählerne Schneide b. R ist ein Zahnrad mit 60
eigentümlich gekrümmten Zähnen, für dessen
Achse die Platte e das Lager bildet. Auf derselben Platte e ist ein
kleiner stählerner und leicht federnder Sperrhaken d
festgeschraubt. So oft ein galvanischer Strom
durch die Leitung LL..., also durch den Elektromagnet MM,
hindurchgeht, wird der Anker aa angezogen und durch den
Stößer c ein Zahn des Rades R fortgestoßen. Die
Schneide b fällt dabei sofort in eine Zahnlücke ein und
verhütet, daß durch den Stoß des
Stößers mehr als Ein Zahn fortgestoßen werde,
während zugleich der federnde Haken d über den schiefen
Rücken des zu feiner Rechten liegenden Zahns hinweggleitet und
in die nächste Zahnlücke einfällt, um beim
Rückgang des Stößers c bei Unterbrechung des Stroms
zu verhindern, daß das Rad R selbst wieder mit
zurückgeschleift werde. Es folgt hieraus, daß sich bei
jedem Durchgang des Stroms durch die Leitung LL das Rad R um eine
Zahnbreite bewegt und daher bei 60maliger Wiederherstellung und
Unterbrechung des Stroms eine volle Umdrehung erleidet. Die Achse
des Rades R trägt den Minutenzeiger, und eine einfache
Räderübersetzung führt zur Bewegung des
Stundenzeigers. Um nun die einmalige Umdrehung des Rades R in einer
Stunde zu erreichen, muß die Batterie in jeder Minute einmal
geschlossen und wieder geöffnet werden. Dies geschieht durch
die Normaluhr, die zu diesem Behuf ein Rad enthält welches in
jeder Minute eine Umdrehung macht. Fig. 2 zeigt dieses Rad bei w.
Der auf demselben festgelötete Zapfen z erreicht in jeder
Minute einmal seine tiefste Stellung, in welcher er die an der
Klemme a befestigte Metallfeder f
0976a
Elektrische Uhren.
Fig. 3. Vorderansicht.
Fig. 4. Seitenansicht.
Fig. 3. u. 4. Elektrische Zeigeruhr von Grau und
Wagner.
Fig. 5. Bohmeyers sympathische Wechselstromuhr.
Vorderansicht.
Vorderansicht.
Seitenansicht.
Fig. 8. Elektrische Pendeluhr nach Hipp.
Fig. 6. Elektrischer Stundensteller nach Hipp.
Fig. 7. Elektrische Pendeluhr nach Weare.
Fig. 1. Elektrische Zeigeruhr nach Siemens und
Halske.
Normal-Uhr
Fig. 2. Elektrische Uhrenverbindung.
977
Uhr (elektrische Uhren).