Uhren 101: Was sind Unruhfedern für Uhren?

Für ein mechanisches Objekt sind Federn von entscheidender Bedeutung. Es gibt sie in vielen verschiedenen Größen, Ausführungen und Materialien. Eine mechanische Uhr besteht aus Dutzenden bis Hunderten komplizierter Komponenten, die die Uhr zum Ticken bringen. Jede Komponente hat eine spezielle Funktion. Eine Antriebsfeder in Uhren speichert beispielsweise die Energiequelle aus dem Aufziehen der Uhr. Es gibt auch eine Unruhfeder. Sie sorgt dafür, dass die Uhr konstant läuft. In diesem Artikel bespreche ich die Idee der Unruhfeder für Uhren, einschließlich der Definition, Erfindung und Materialien.

Was sind Unruhfedern für Uhren?

Eine Unruhfeder oder Spiralfeder ist eine extrem dünne und feine Spiralfeder in mechanischen Uhren. Sie ist mit der Unruh der Uhr verbunden, die eine einfache harmonische Bewegung oder Schwingung ausführt. Ohne die Elastizität einer Unruhfeder hat eine mechanische Uhr keine konstante Schwingungsfrequenz, die für einen genauen Zeitablauf sorgt. Ihre Aufgabe ist es, sicherzustellen, dass die Uhr in einem gleichmäßigen Tempo schlägt. Darüber hinaus sorgt die isochrone Schwingung einer Uhr für Widerstandsfähigkeit gegen äußere Störungen.

Die Unruhfeder und das Unruhrad sind das Herzstück, das das Uhrwerk einer Uhr antreibt. Das Innenleben einer mechanischen Uhr beginnt, wenn Sie die Uhr aufziehen. Die Aufzugskrone überträgt die Bewegung auf das verbundene Zahnrad zur Antriebsfeder, die sich in eine Richtung dreht und die Federkraft liefert.

Über mehrere Teile gelangt die Federkraft zum Hemmungsrad. Sie ermöglicht es der Hemmung, die Federkraft freizugeben. Der Vorgang sorgt dann dafür, dass sich das Unruhrad weiter hin und her bewegt. Dabei steuert eine Unruhfeder teilweise die Beweglichkeit eines Unruhrads, das hin und her schwingt und dabei mit konstanter Geschwindigkeit sanft auf die Ankergabel schlägt.

Wer hat die Unruhfeder für Uhren erfunden?

Es gibt eine anhaltende Debatte darüber, wer als Erster die Unruhfeder für Uhren erfunden hat. Es ist jedoch besser, einige Informationen über die Unruhfeder zu kennen, als sich in eine erschöpfende Debatte zu verwickeln. Einige glauben, dass Robert Hooke, ein englischer Physiker, in den 1650er Jahren als Erster eine Uhr mit einer Spiral-Unruhfeder entworfen hat.

Andere wiederum sind überzeugt, dass Christiaan Huygens, ein niederländischer Mathematiker und Physiker, im Jahr 1675 als Erster die besagte Unruhfeder in Form einer flachen Unruhfeder konstruierte. Huygens war es jedoch, der eine funktionierende Uhr mit einer Unruhfeder baute. Sie bestand aus einer Metalllegierung (Eisen und Kupfer). Die wenigen Windungen einer solchen Unruhfeder erzeugten ein gewisses Maß an isochroner Bewegung.

Allerdings ist sie nicht so genau wie die Breguet-Spiralfeder, die nächste Erfindung einer Unruhfeder im Jahr 1795. Abraham-Louis Breguet entwickelte die flache Unruhfeder mit einem scharf gekrümmten äußeren Ende. Die Unruhfeder mit einer scharfen Krümmung am äußeren Ende bewegt sich konzentrisch. Dies wiederum sorgt für eine gleichmäßige Gewichtsverteilung, sodass sich die Unruh isochroner bewegen kann. Die meisten heutigen Uhren verwenden eine Breguet-Spiralfeder oder eine Breguet-Endkurve.

Vor der Erfindung der Unruhfeder waren Uhren nur mit Unruhrädern oder Spindelhemmungen ausgestattet. Diese Mechanismen waren jedoch nicht widerstandsfähig gegen äußere Schwankungen oder Störungen. Dies wiederum führte dazu, dass die Uhr langsamer ging, was zu einer Ungenauigkeit der Zeitmessgeräte führte. Dies ist der einzige Grund, warum eine Unruhfeder für eine Uhr so ​​wichtig ist.

Die Materialien für Unruhspiralen

Die ersten Unruhfedern für Uhren bestanden aus Stahldraht. Sie sind jedoch anfällig für verschiedene Störungen wie Magnetismus, Temperatur und Korrosion, was zu einer ungenauen Zeitmessung führt. Magnetismus führt dazu, dass eine Uhr ungewöhnlich schnell oder langsam läuft oder sogar stehen bleibt. Wird eine Unruhfeder magnetisiert, klebt sie zusammen. Dadurch verkürzt sich die periodische Drehung einer Unruh. Die Schlagfrequenz der Unruh erhöht sich. Infolgedessen zeigt die Uhr die Zeit ungenau an. Ähnliches passiert, wenn die Unruhfeder einer Uhr auf Temperaturschwankungen reagiert. Bei hohen Temperaturen lässt die Leistung einer Uhr nach, während sie bei niedrigen Temperaturen schneller schlägt.

Die innovative Erfindung der Nickel-Stahl-Legierungen Enlivar und Invar durch Charles Guillaume veränderte jahrelang die Produktion von Spiralfedern und machte sie robuster. Um 1933 sorgte die Erfindung von Nivarox, der besseren Version von Eisen-Nickel-Legierungen, dafür, dass die Spiralfeder widerstandsfähiger gegen Temperaturschwankungen wurde, das Problem des Magnetismus blieb jedoch ein wenig bestehen.

Im späten 20. Jahrhundert brachte Rolex mit der Erfindung der Parachrom Bleu-Spirale einen weiteren Fortschritt in der Uhrentechnologie. Es handelt sich dabei um eine paramagnetische Legierung aus Niob, Zirkonium und Sauerstoff. Die Parachrom-Spirale bietet einen noch besseren Schutz vor Magnetismus und Stößen.

Im Jahr 2001 präsentierte Ulysse Nadin eine großartige Silizium-Unruhspirale namens DIAMonSIL. Silizium ist ein ziemlich exotisches Material, aber es ist extrem widerstandsfähig gegen Magnetfelder und Temperaturschwankungen. Seitdem haben viele Uhrenmarken ihre eigene Silizium-Unruhspirale auf den Markt gebracht: Omega mit Si14 im Jahr 2008, Patek Philipe mit Spiromax im Jahr 2005, Rolex mit Syloxi im Jahr 2014 und mehr. TAG Heuer bringt 2019 seine eigene Unruhspirale aus Kohlenstoffverbundstoff auf den Markt, die Isograph. Die Isograph-Unruhspirale ist ebenfalls sehr widerstandsfähig gegen Magnetfelder, Temperaturschwankungen, Schwerkraft und Stöße.

Die Unruhfedern für Uhren sind in der Tat bahnbrechende Erfindungen. Ohne eine Unruhfeder kann unsere Uhr insgesamt keine genaue Zeitmessung durchführen. Es gibt nicht viele Unterschiede zwischen den einzelnen Arten von Unruhfedern, aber Sie sollten das darin verwendete Material berücksichtigen. Silizium ist bei weitem das widerstandsfähigste Material, da es eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen eine Reihe von Störungen aufweist.

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