Lebenswichtige Präzision
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Lebenswichtige Präzision Der Antrieb über Kette und Schnecke

Der Antrieb über Kette und Schnecke zählt zu den effektivsten Komplikationen, um die Ganggenauigkeit einer mechanischen Uhr zu erhöhen. Er fand sich vor allem in Marinechronometern – Zeitmessern, von deren Präzision das Leben einer ganzen Schiffsbesatzung abhängen konnte. Die Meisteruhrmacher von Lange haben diesen Mechanismus erstmals in die winzigen Dimensionen einer Armbanduhr integriert. Wie viel Fingerspitzengefühl diese Aufgabe erfordert, verdeutlichen schon die technischen Daten der Kette. Sie besteht aus 636 Einzelteilen und misst im Querschnitt 0,6 mal 0,3 Millimeter. 

Abbildung der Kette-Schnecke-Antriebsfunktion
Explosionsdarstellung der Schnecke mit innenliegendem Planetengetriebe

Die Gesetze der Physik nutzen

 

Es ist eine Gesetzmäßigkeit der Physik, dass die Antriebskraft der Aufzugsfeder nach Vollaufzug hoch und gegen Ende der Gangdauer wesentlich geringer ist. Dadurch können Gangabweichungen entstehen. Der Antrieb über Kette und Schnecke funktioniert wie ein stufenloses Getriebe. Es gleicht den Kraftverlust der Aufzugsfeder aus und sorgt dafür, dass das Uhrwerk stets gleichmäßig angetrieben wird. Dadurch läuft die Uhr exakt.

Sichtbare Kraftübertragung

 

Großzügige Öffnungen in der Dreiviertelplatine ermöglichen es, das Zusammenspiel der vielen Einzelteile durch den Saphirglasboden zu beobachten. Bei Vollaufzug ist die Kette komplett auf die Schnecke aufgerollt. Beim Ablaufen der Uhr dreht sich das gesamte Federhaus um sich selbst und wickelt dabei die Kette auf. Damit dreht es die Schnecke, welche das Drehmoment über ein Antriebsrad an das Räderwerk weitergibt.

Kraftausgleich nach dem Hebelprinzip

 

Der Antrieb über Kette und Schnecke folgt dem Hebelprinzip. Die Schnecke hat die Form eines Konus, um dessen Seitenwand sich eine spiralförmige Nut windet. Mit voller Kraft zieht das Federhaus an der Spitze des Konus, d. h. am kürzeren Hebel. Während die Feder an Kraft verliert, läuft die Kette zum breiten Ende hin ab – mit wachsendem Radius wird der Hebel immer länger.

Ein Antrieb mit Vorwärts- und Rückwärtsgang

 

Damit die Uhr auch während des Aufziehens ungehindert weiterlaufen kann, verfügt die Schnecke in ihrem Inneren über ein winziges Stufenplanetengetriebe. Dieses sorgt dafür, dass die Kraftübertragung auch während des Aufziehens nicht unterbrochen wird, obwohl sich die Schnecke dabei entgegen der Ablaufrichtung dreht.

Der perfekte Mittelteil

 

Bei maximalem Aufzug und kurz vor dem vollständigen Ablaufen der Uhr stößt der Kette-Schnecke-Mechanismus an seine Grenzen. Denn in beiden Fällen nimmt die Antriebskraft der Aufzugsfeder plötzlich stark und unberechenbar ab. Um höchste Präzision zu gewährleisten, wird die Gangdauer deshalb auf den mittleren Bereich begrenzt, in welchem die Energieabgabe gleichmäßig und kalkulierbar nachlässt.

Skizze der Funktionsweise des Blockiermechanismus

Blockierung vor maximalem Aufzug

 

Um den Bereich des plötzlichen Kraftverlusts bei Vollaufzug zu umgehen, kommt ein Blockiermechanismus zum Einsatz. Er verhindert, dass die Feder bis zum Anschlag aufgezogen werden kann: Ein Niet (1) auf der Kette aktiviert ein Hebelsystem (2), an dessen Ende ein Arretierzahn (3) in das Sperrrad (4) eingreift. Die fest mit dem Sperrrad verbundene Schnecke (5) wird dadurch blockiert.

Skizze des Uhrwerks mit Fokus auf die Funktionsweise des Blockiermechanismus vor maximalem Ablauf

Blockierung vor maximalem Ablauf

 

Ein zweiter Mechanismus verhindert das Eintreten in den zweiten Bereich plötzlichen Kraftverlusts. Er stoppt die Uhr, bevor sie vollständig abgelaufen ist: Ausgangspunkt ist das Gangreserverad (6). Es dreht sich während der 36-stündigen Gangdauer um etwa 300 Grad. Am Ende der Drehung fällt das eine Ende des Hebels (7) in die Aussparung des Gangreserverades. Gleichzeitig schwenkt sein anderes Ende (8) in den Bereich des Sperrfingers (9). Dieser ist mit der Sekundenradwelle verbunden und dreht sich pro Minute genau einmal. Spätestens nach 60 Sekunden stößt er an den Hebel und blockiert das ganze Uhrwerk.

Diagramm des Drehmoments des Kette-Schnecke-Mechanismus

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