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Betrachtung von Uhrenteilen mit einem Digitalmikroskop

Mechanische Uhren sind der Inbegriff der Mikropräzisionsfertigung und haben eine lange Geschichte, die bis zu den Turmuhren aus dem 13. Jahrhundert zurückreicht. Anfangs trieben Gewichte die Zahnräder des Uhrwerks an, doch im 15. Jahrhundert entdeckte man die Möglichkeit, Federn zu verwenden, was zur Miniaturisierung der Uhren führte. Armbanduhren kamen in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts auf und sind bis heute in Gebrauch. Die Geschichte der Uhrenproduktion in Japan ist nicht so lang, aber seit das japanische Unternehmen Seiko 1969 seine ersten Quarzuhren entwickelte, ist Japan führend in der Fertigung elektronischer Uhrwerke.
Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Uhrenteile und stellt Beispiele für deren Betrachtung mit einem Digitalmikroskop vor.

Was sind Uhrwerke und Rohwerke?
Frequenz und Steinanzahl von mechanischen Uhren
Frequenz von Quarzuhren
Beispielhafte Betrachtungen von Uhrenteilen mit einem Digitalmikroskop

Was sind Uhrwerke und Rohwerke?

Das Uhrwerk ist der mechanische Teil im Inneren des Uhrengehäuses, der die Uhr antreibt. Es gibt zwei Arten von Uhrwerken in mechanischen Uhren: solche, die automatisch aufgezogen werden, und solche, die manuell aufgezogen werden. Heutzutage sind Uhrwerke mit automatischem Aufzug die Norm. Je nach Hersteller wird die dem Uhrwerk zugewiesene Modellnummer als Kaliber bezeichnet.

Nicht alle Uhrenhersteller stellen ihre eigenen Uhrwerke her. Viele Hersteller produzieren Uhren, indem sie unvollständige Uhrwerke von Uhrwerkherstellern kaufen.
Ein unvollständiges Uhrwerk wird als Rohwerk (auch franz. ébauche, was Leerstelle, Umriss, Skizze bedeutet) bezeichnet.

Frequenz und Steinanzahl von mechanischen Uhren

Frequenz von mechanischen Uhren

Das Uhrwerk einer mechanischen Uhr wird durch eine Spiralfeder angetrieben, die in der Mitte des Teils, der Unruh, eingesetzt ist. Durch das wiederholte Ausdehnen und Zusammenziehen der Spiralfeder dreht sich die Unruh hin und her (sie vibriert).
Die Frequenz zeigt die Anzahl der Schwingungen der Unruh pro Stunde an.
Die meisten aktuellen mechanischen Uhrwerke haben eine Frequenz von 28800 (8 Schwingungen pro Sekunde). Hochfrequente Uhrwerke haben Frequenzen, die diesen Wert überschreiten, und niedrigfrequente Uhrwerke haben Frequenzen, die unter diesem Wert liegen.

Steinanzahl

Die Welle verursacht Verschleiß, wenn sich die Zahnräder in einer mechanischen Uhr drehen. Daher werden künstliche Rubine als Lager verwendet, um den Verschleiß zu minimieren. Zusätzlich zu den Lagern werden auch künstliche Rubine für den verschleißanfälligen Anker verwendet.
Rubine sind nach Diamanten die härtesten Steine und werden daher schon seit langem in mechanischen Uhrwerken verwendet. Je höher die Anzahl der Steine, desto hochwertiger und komplizierter ist das Uhrwerk.

A: Unruh

B: Oberer Drehpunkt Minutenrades

C: Stein des Minutenrades

D: Spiralfeder

E: Anker

F: Ausgangsanker

G: Eingangsanker

H: Ankerrad

Frequenz von Quarzuhren

Eine Quarzuhr enthält einen Kristalloszillator.
Dieser Kristall erzeugt Elektrizität, wenn er einer mechanischen Kraft ausgesetzt wird. Das ist der piezoelektrische Effekt. Umgekehrt erzeugt er eine mechanische Verzerrung, wenn eine elektrische Spannung an ihn angelegt wird. Dies ist der inverse piezoelektrische Effekt. Kristalloszillatoren nutzen den inversen piezoelektrischen Effekt.
Die typische Frequenz beträgt 32,768 kHz. Diese wird von einem Mikrochip in 1 Impuls pro Sekunde (1 Hz) umgewandelt, um den Sekundenzeiger um 1 Sekunde vorwärts zu bewegen.

Beispielhafte Betrachtungen von Uhrenteilen mit einem Digitalmikroskop

In diesem Abschnitt werden die neuesten Beispiele für die Betrachtung von Uhrenteilen mit dem 4K-Digitalmikroskop der Modellreihe VHX von KEYENCE vorgestellt.