Die Hemmung der mechanischen Uhr im Detail

Die Hemmung ist ein wesentlicher Mechanismus in mechanischen Uhren, der die Zeitmessung ermöglicht. Durch die Regulierung der Energieabgabe des Antriebs an den Gangregler spielt sie eine entscheidende Rolle in der Funktionsweise einer Uhr. Das Charakteristische Ticken der Uhr wird von der Hemmung erzeugt. In diesem Artikel wollen wir auf die Geschichte, Funktion und einige unterschiedliche Arten der Hemmung eingehen. Viel Spaß beim Lesen!

Was ist die Hemmung in einer Uhr?

Die Hemmung ist der Taktgeber der mechanischen Uhr. Sie ist dafür verantwortlich, die Energie, die aus dem Antrieb der Uhr kommt, in gleichmäßige Intervalle zu teilen, die letztendlich die Sekunden, Minuten und Stunden auf dem Zifferblatt anzeigen. Ohne die Hemmung würde die Feder sofort ihre ganze Energie freisetzen und die Uhr würde innerhalb von Sekunden ablaufen.

Wie funktioniert die Hemmung in einer Uhr?

Die Hemmung und der Gangregler bilden in der Tat ein untrennbares Paar innerhalb des Mechanismus einer mechanischen Uhr. Dabei dient der Gangregler, der meist in Form eines Pendels oder einer Unruh auftritt, als Schwungmasse, die ihre Bewegungsenergie in einem konstanten Rhythmus auf die Hemmung überträgt.

Die Hemmung wiederum nimmt diese periodisch abgegebene Energie auf und bringt das Räderwerk der Uhr schrittweise zum Laufen. In der Praxis bedeutet dies, dass die Hemmung das Hemmungsrad, welches die Energie von der Hauptfeder erhält, wiederholt stoppt und startet. Dieser Vorgang wird bei jeder Bewegung des Gangreglers durchgeführt.

Aufgrund dieser fein abgestimmten Interaktion zwischen der Hemmung und dem Gangregler entsteht ein konstantes, gleichmäßiges Ticken der Uhr, das eine präzise Zeitmessung ermöglicht. Jeder ‚Tick‘ entspricht dabei einem festen Zeitintervall – einer Sekunde, einer halben Sekunde oder einem anderen festgelegten Abschnitt, abhängig vom Design der Uhr.

Diese Kontrolle des Räderwerks durch die Hemmung ist entscheidend für die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Zeitmessung einer mechanischen Uhr. Durch die gleichmäßige Unterteilung der Bewegung des Uhrwerks in regelmäßige Intervalle wird die Zeitmessung in Form von Sekunden, Minuten und Stunden ermöglicht.

Unterschiedliche Arten von Hemmungen

Es gibt zahlreiche Hemmungsdesigns, die im Laufe der Jahrhunderte entwickelt wurden. Sie lassen sich grob in drei Kategorien unterteilen: Rückführende Hemmungen, ruhende Hemmungen und freie Hemmungen.

Rückführende Hemmungen

Rückführende Hemmungen haben eine einzigartige Eigenschaft, die ihnen ihren Namen gibt. Im Gegensatz zu anderen Hemmungsarten, die das Räderwerk einfach periodisch anhalten und freigeben, fügen rückführende Hemmungen eine zusätzliche Bewegung hinzu, die sich als „Rückführung“ bezeichnen lässt.

Nachdem die Hemmung das Hemmungsrad angehalten hat, sorgt sie dafür, dass dieses Rad einen kleinen Schritt rückwärts macht, bevor es wieder freigegeben wird. Diese rückführende Bewegung kann dabei helfen, die Ungenauigkeiten, die durch das Spiel oder die Bewegungstoleranzen innerhalb des Uhrwerks entstehen, auszugleichen.

Die Spindelhemmung

Die Spindelhemmung, auch bekannt als „Verneuil-Hemmung“, ist ein wichtiger Meilenstein in der Geschichte der Uhrentechnik und wurde vor allem in Taschenuhren bis ins frühe 19. Jahrhundert verwendet. Ihr Mechanismus beruht auf einer Kombination von speziell geformten Elementen: der Spindel und der kreisförmigen Unruh.

Die Spindel ist mit zwei Hörnern ausgestattet, die sich in die Zähne des Hemmungsrades einfügen. Während die Unruh in Ruhestellung ist, hält ein Horn das Hemmungsrad fest und verhindert so, dass das Räderwerk weiterläuft. Wenn die Unruh jedoch schwingt, dreht sich die Spindel, und das andere Horn gibt das Hemmungsrad frei, wodurch das Räderwerk wieder in Bewegung gesetzt wird. Im nächsten Schritt der Unruhschwingung wird das Hemmungsrad erneut durch das erste Horn blockiert, und der Zyklus beginnt von Neuem.

Die Energie, die durch die Schwingung der Unruh übertragen wird, sorgt für die Bewegung der Spindel und damit für das kontrollierte Starten und Stoppen des Hemmungsrades. Durch dieses regelmäßige Starten und Stoppen kann die Spindelhemmung die Energie aus dem Räderwerk in gleichmäßige Zeiteinheiten umwandeln und so eine konstante Zeitmessung gewährleisten.

Kreuzschlaghemmung

Die Kreuzschlaghemmung, auch bekannt als Bürgi-Hemmung nach ihrem Erfinder Jost Bürgi, präsentiert einen innovativen Mechanismus zur Regulation des Räderwerks in der Uhr. Diese Hemmung besteht aus zwei unabhängigen Elementen, die jeweils um verschiedene Achsen rotieren können und den speziellen Namen „Doppel-R“ erhalten haben.

Die Besonderheit dieser Hemmung besteht darin, dass die beiden Hemmelemente unabhängig voneinander arbeiten, was für eine äußerst genaue Steuerung des Räderwerks sorgt. Sie greifen abwechselnd in die Zähne des Hemmungsrades ein. Wenn das eine Element das Hemmungsrad blockiert und es daran hindert, sich weiterzudrehen, wird das andere Element durch die kinetische Energie des Gangreglers (z.B. einer Unruh oder eines Pendels) in eine Position gebracht, in der es bereit ist, das Hemmungsrad beim nächsten Schritt freizugeben.

Hakenhemmung

Die Hakenhemmung, (engl. Anchor Escapement), stellt einen wichtigen Schritt in der Evolution der Uhrmacherei dar. Das Design umfasst zwei speziell geformte Paletten, die oft als „Haken“ bezeichnet werden und auf einem Drehpunkt montiert sind. Sie wirken direkt mit den Zähnen des Hemmungsrades zusammen.

Wenn das Hemmungsrad von der Kraft des Uhrwerks angetrieben wird, trifft einer seiner Zähne auf den ersten Haken und wird durch seine spezielle Form blockiert. Dadurch wird das gesamte Räderwerk effektiv angehalten. Der Halt hält an, bis das Pendel oder die Unruh, die mit der Hemmung verbunden sind, schwingen und den ersten Haken von dem eingreifenden Zahn wegdrücken.

Gleichzeitig wird der zweite Haken in Position gebracht, um den nächsten Zahn auf dem Hemmungsrad zu fangen, sobald der erste Haken loslässt. Dieser fortlaufende Zyklus von „Fangen und Loslassen“ zwischen den Haken und dem Hemmungsrad gewährleistet einen regelmäßigen und kontrollierten Antrieb des Räderwerks, was zu einer genauen Zeitmessung führt. Es ist diese innovative Dynamik, die die Hakenhemmung zu einem entscheidenden Meilenstein in der Entwicklung der Uhrenmacherei machte.

Grashüpferhemmung

Die Grashüpferhemmung, auch bekannt als „Grasshopper Escapement“, stellt eine bemerkenswerte Innovation in der Geschichte der Hemmungen dar. Sie wurde von John Harrison entwickelt, einem britischen Uhrmacher des 18. Jahrhunderts, der für seine Beiträge zur Entwicklung von präzisen Zeitmessinstrumenten für die Seefahrt berühmt ist.

Im Kern ist die Grashüpferhemmung eine Art impulsgebende Hemmung, die darauf abzielt, die Reibung zwischen den Teilen zu minimieren, um eine erhöhte Präzision und Lebensdauer zu erreichen. Diese Hemmung erhält ihren Namen von ihrer einzigartigen „Hüpf“-Bewegung während des Betriebs, die an das Springen eines Grashüpfers erinnert.

Ruhende Hemmungen

Ruhende Hemmungen sind so gestaltet, dass sie das Räderwerk nur anhalten, ohne es zurückzuführen. Dies führt zu einem ruhigeren und präziseren Betrieb als bei den rückführenden Hemmungen.

Grahamhemmung

Die Graham-Hemmung oder Ankerhemmung repräsentiert einen bedeutenden Fortschritt in der Uhrmacherei. Erfunden von George Graham im 18. Jahrhundert, bietet sie eine verbesserte Präzision im Vergleich zu früheren Hemmungen.

Die Graham-Hemmung besteht hauptsächlich aus einem Hemmungsrad und einem Anker, der zwei Paletten enthält. Der Anker hat eine Form, die an das Symbol für Anker erinnert, daher der Name. Die beiden Paletten des Ankers sind so konzipiert, dass sie abwechselnd mit den Zähnen des Hemmungsrades interagieren. Wenn der Anker schwingt, wird eine Palette in einen Zahn des Hemmungsrades eingreifen, das Rad stoppen und somit die Energieübertragung vom Uhrwerk unterbrechen.

Gleichzeitig wird durch die Schwingung des Pendels oder der Unruh der Anker in die andere Richtung gedreht, wodurch die zweite Palette in den nächsten Zahn des Hemmungsrades eingreift und die Energieübertragung erneut stoppt. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Schwingung des Gangreglers, wodurch das Hemmungsrad in regelmäßigen Abständen vorwärtsbewegt wird.

Diese sequentielle Interaktion von Paletten und Zähnen sorgt für eine gleichmäßige und kontrollierte Freisetzung der Energie des Räderwerks, wodurch die Ganggenauigkeit der Uhr wesentlich verbessert wird.

Zylinderhemmung

Die Zylinderhemmung, die im 18. Jahrhundert populär wurde, ist eine Verbesserung der Spindelhemmung und zielt auf die Erhöhung der Ganggenauigkeit einer Uhr ab.

Bei dieser Hemmung besteht das Hemmelement aus einem kleinen, hohlen Zylinder, der auf der Welle der Unruh angebracht ist. Der Zylinder ist so konstruiert, dass er das Hemmungsrad zum Teil umschließt. Das Hemmungsrad selbst hat Zähne, die an den Seiten abgeschrägt sind und so gestaltet sind, dass sie in den Zylinder hinein- und wieder hinausgreifen können.

Wenn das Hemmungsrad dreht, hebt einer seiner Zähne den Zylinder an, was dazu führt, dass die Unruh ausgelenkt wird und beginnt zu schwingen. Sobald die Unruh zur anderen Seite schwingt, lässt der Zahn den Zylinder los, und ein anderer Zahn auf der gegenüberliegenden Seite des Hemmungsrades greift in den Zylinder ein, um den Prozess zu wiederholen.

Dieser Ablauf ermöglicht eine kontrollierte Freisetzung der Energie aus dem Räderwerk der Uhr und sorgt für die regelmäßige Schwingung der Unruh. Die Zylinderhemmung war eine gängige Wahl für Taschenuhren im 18. und 19. Jahrhundert, obwohl sie durch Hemmungen mit höherer Genauigkeit weitgehend ersetzt wurde.

Duplexhemmung

Die Duplexhemmung verwendet zwei verschiedene Punkte auf dem Hemmungsrad, um das Rad anzuhalten und freizugeben. Dies ermöglicht eine sehr genaue Kontrolle der Bewegung des Hemmungsrades und sorgt für eine genaue Zeitmessung.

Freie Hemmungen

Freie Hemmungen sind so gestaltet, dass das Hemmungsrad nur während eines kleinen Teils des Zyklus in Kontakt mit dem Gangregler ist. Dies minimiert die Reibung und erhöht die Genauigkeit und Langlebigkeit der Uhr.

Schweizer Ankerhemmung

Die Schweizer Ankerhemmung, auch als Schweizer Hebelhemmung bekannt, ist eine moderne und weit verbreitete Form der Hemmung. Ihre effiziente und präzise Mechanik macht sie zur bevorzugten Wahl in vielen mechanischen Uhren.

Die Schweizer Ankerhemmung besteht aus einem Hemmungsrad und einem Anker. Der Anker, der einer Form ähnelt, die an das maritime Ankersymbol erinnert, ist das zentrale Element dieser Hemmung. Er hat zwei spitze Arme, an deren Enden jeweils eine Palette befestigt ist. Diese Paletten interagieren mit den Zähnen des Hemmungsrades.

Wenn das Hemmungsrad dreht, hebt ein Zahn die Palette am Ende eines der Ankerarme an und lässt den Anker schwingen. Dies gibt die im Räderwerk gespeicherte Energie in kontrollierter Weise frei und überträgt diese auf die Unruh, die zu schwingen beginnt. Während die Unruh schwingt, dreht der Anker sich so, dass die zweite Palette das Hemmungsrad stoppt, wodurch das Räderwerk vorübergehend gestoppt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich mit jeder Schwingung der Unruh, was eine konstante und kontrollierte Abgabe der Energie gewährleistet und die Genauigkeit der Uhr erhöht.

Chronometerhemmung

Die Chronometerhemmung, auch bekannt als Detent-Hemmung, ist eine Hemmungsart, die für ihre hohe Präzision und Zuverlässigkeit geschätzt wird, weshalb sie oft in Schiffschronometern verwendet wird, die zur präzisen Bestimmung der Längengrade auf See dienen.

Im Kern besteht die Chronometerhemmung aus einem Hemmungsrad, einem Anker und einem sogenannten Detent – einer Art Sperrelement. Die Mechanik ist so ausgelegt, dass das Hemmungsrad nur in eine Richtung vorrücken kann. Bei jeder Schwingung der Unruh wird ein Zahn des Hemmungsrades durch die Palette des Ankers freigegeben, was das Räderwerk vorantreibt.

Wichtig ist hierbei die Rolle des Detents. Dieser blockiert das Hemmungsrad, sobald der Anker nach dem Freigeben eines Zahnes wieder in seine Ausgangsposition zurückkehrt. Dadurch wird verhindert, dass das Hemmungsrad in die entgegengesetzte Richtung zurückgedreht wird. Die Unruh kann ohne Störung schwingen, während das Hemmungsrad auf den nächsten Impuls wartet. Diese Struktur sorgt für eine sehr genaue und stabile Zeitmessung.

FAQ – Häufig gestellte Fragen zur Hemmung der Uhr

Quellenverzeichnis:

Hemmung (UhrenLexikon)
Die Hemmung (Wikipedia)