Uhr Unruh

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Die Unruh ist die Abkürzung für ein Unruh-Feder-Schwingsystem, wie es in der Mechanik eingesetzt wird. Vorreiter der Balance war die Unruhe. Der Gedanke, die Unruh zusammen mit einer Spirale zu verwenden, wurde von Christopher Huygens auf der Grundlage eines Vorschlags von Jean de Hautefeuille ausgearbeitet, für den er 1675 ein franz.

Die Schwinganlage setzt sich aus der Unruh (Unruhwelle mit Trompetenlagerstift, Doppellaufrolle mit Hebelgestein, Unruhkranz, Unruhspirale) und der Spiralfeder (mit Spiralblock und Spiralfederrolle) zusammen[7]. Bei der endgültigen Handhabung der Unruhspirale rasten zwei so genannte Reglerstifte (Regulatorschlüssel) ein, die an einem am Spiralkloben rotierenden Hebel angebracht sind. Mit ihnen wird die Dauer der Schwingung geregelt (siehe unten).

Sie ist in zwei (geölten) Kugellagern gelagert, die je aus gelochtem und Deckelstein bestehen und sich im Spiralkloben oder der Platte abstützen. Dadurch haben die Unruhspitzen einen sehr kleinen Druchmesser. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Lagerreibung niedrig ist, wenn der Zapfen am gelochten Stein anliegt (Reibungsmoment, wenn sich die Ausgleichswelle nicht in einer vertikalen Position befindet) und sich nicht signifikant von den Reibungsbedingungen bei einer vertikalen Ausgleichswelle abhebt ("Punktberührung des Kugelzapfens mit dem Deckstein").

Dadurch wird der Getriebeunterschied in unterschiedlichen Positionen der (tragbaren) Armbanduhren minimal. Der ( "archimedische") Wendel ist vorgefertigt und hat daher eine zugfreie Mittelschicht. Der Spiralschlauch ist an der Innenseite der Spiralwalze angebracht, die mit der Ausgleichswelle fest gekoppelt ist (abnehmbar). Die Außenseite ist mit dem Spiralklötzchenträger des Unruhklobens oder der Unruhspirale bestückt.

Das Schwingungssystem erhält zum einen die zur Erhaltung der Oszillation notwendigen Treiberimpulse, zum anderen wird mit der Unruhoszillation die Gangart rechtzeitig geschaltet. Das betrifft die Ankerwelle, die vorwiegend in Handuhren zum Einsatz kommt. Waage ist eine inerte Massen (Schwungmasse, Trägheitsmoment). Wird sie aus der durch die zugfreie Wendel ermittelten Mittelstellung abgelenkt, wird von der nun unter Zug stehenden (federnden) Wendel eine abstoßende Wirkung (genauer: ein Drehmoment) als Vorraussetzung für die Oszillation erzeugt.

Ist die Drehmomentkurve je nach Ausschlagwinkel geradlinig (proportional), oszilliert das Schwingungssystem in einem harmonischen Verhältnis (Reibung vernachlässigt). Es wurde auch der Versuch unternommen, die Antriebspulse trotz des Drehmomentverlustes in der Triebfeder gleich zu lassen (siehe Zwischenwicklung). Die Schwingung des Systems oszilliert dann kontinuierlich mit der selben Amplitude und der Isochronismus-Fehler (d.h. Nichtlinearität) ist unwichtig.

Der Zeitraum T{Anzeigestil T} der Unruhoszillation ist abhängig vom Massenträgheitsmoment I{Anzeigestil I} der Unruh und dem Richtungsmoment D{Anzeigestil D} ihrer Spiralfeder: Das Massenträgheitsmoment der Unruh wird durch ihr Design und die eingesetzten Materialien definiert. Zur Schätzung reicht es aus, nur den Unruhkloben zu betrachten (siehe Bild). Daher oszilliert die Waage mit einer etwas geringeren als der berechneten Schwingfrequenz.

Bei der exakten Länge der Wendel (siehe Wendel oder[10]) ist zu berücksichtigen, dass die zugehörige Formeln für den Beginn der Wendel am Ausgangspunkt gelten. Die Formeln gehen davon aus, dass die Wendel in ihrem linearem Betriebsbereich verbleibt und dass die Bedämpfung vernachlässigbar ist. Deshalb führte die EinfÃ??hrung der schnell schwingenden Unruh zu einer spÃ?rbaren Besserung der Uhr.

Die größtmögliche Amplitude (Standard min. 220 pro Halbschwingung) führt auch dazu, dass Störeinflüsse (z.B. durch die Hemmung) weniger gravierend wirken, da die Bewegungsenergie des Schwingungssystems im Gebiet seiner zentralen Position (wo der Hemmeingriff mit der Energiezuführung erfolgt) dann im Vergleich zur Störgröße zunimmt.

Die Dauer der Schwingung hängt im Wesentlichen vom Massenträgheitsmoment der Unruh und den Federeigenschaften ab, daher haben Temperaturschwankungen aufgrund von Maß- und Materialänderungen (Elastizitätsmodul der Unruhspirale) einen Einfluss auf die Genauigkeit. Ausgleichsunruhen haben Gewindestifte am Unruhkloben (siehe Ausgleich). Die Verwendung von speziellen temperaturstabilen Werkstoffen (Elinvar, Nivarox, etc.) macht einen Ausgleich überflüssig, so dass heute nur noch monometrische Unwuchten (meist aus Messing) verwendet werden.

Das Schwingungssystem ändert bei Taschenuhren seine Position. Je nach Stellung der Uhr verhält sich ein exzentrischer Unruhschwerpunkt wie ein kleines Uhrwerk und bewirkt, dass die Uhr von ihrem Lauf abweicht (außer wenn sich die Unruhspindel in einer exakt senkrechten Position befindet). Daher ist es erforderlich, das Gleichgewicht zu halten. Dies ist die genaue Verschiebung des Schwerpunkts zur Unruh.

In der Vergangenheit wurde dies durch (mehrfachen) Handabtrag am Unruhkranz oder (ähnlich wie bei der Kompensationsunruh) durch am Unruhkranz angeordnete Stellschrauben (Schraubenunruh) erreicht. Diese Prüfung wurde mit einem Saldo durchgeführt. Die Unruh wird in der heutigen Uhrmacherei mit einer einzelnen Fräse in der Maschine ausgewuchtet. Flachspiralen werden in Taschenuhren verwendet.

Spiralfedern (Helix) werden für stationäre Armbanduhren (insbesondere Chronometer) verwendet (siehe Video[11]). Die temperaturbedingte Veränderung des E-Moduls spielt bei den bisher für die Wendel eingesetzten Materialien eine große Rolle. 2. Der oben genannte gewünschte geradlinige Verlauf für das Rückdrehmoment M(?) der Wendel wäre vorgegeben, wenn eine Drehung der Ausgleichswelle um ? und eine Krafteinwirkung F(?) am äußersten Ende der Wendel eine stetige Veränderung der Wölbung der gesamten Wendel (im Gegensatz zur Wölbung der spannungslosen Mittelstellung) ergeben würde.

Dann würde die Wendel zentrisch oszillieren ("atmen"). Allerdings müßte sich die Wirkungsrichtung der Kräfte während der Vibration ständig verschieben (z.B. von P nach P*, s. Bild) und damit der Umkreis r (?) verändern. Der Spiralblock befestigt die Wendel jedoch an einem Fixpunkt P auf der Außenseite.

Dadurch ist keine einheitliche Krümmungsveränderung möglich (wie in der Abbildung überzeichnet ) und das Antriebsmoment hat somit eine nicht-lineare Charakteristik (kein Isochronismus). Außerdem verschiebt sich der Gewichtsschwerpunkt der Wendel, die auch in der Mittelstellung nicht auf der Drehachse der Ausgleichswelle aufliegt.

Auf das Uhrwerk wirkt sich der Exzenterschwerpunkt ähnlich aus wie der Exzenterschwerpunkt, da er ebenfalls von der Schwerkraft mitbestimmt wird. Für Armbanduhren mit normaler Anforderung ist die durch die Nicht-Linearität des Rückdrehmoments bedingte Ratenabweichung tolerierbar, wenn die Wendel zehn oder mehr Umdrehungen hat, da dann die Abweichungen von der optimalen Krümmungsveränderung nicht zu groß sind (dargestellt in der Abbildung für eine Halbschwenkung von 180°).

er übt eine Krafteinwirkung F(?) auf die Wendel aus, die bei jedem beliebigen Drallwinkel ? exakt der für eine gleichförmige Krümmungsveränderung der Wendel erforderlichen Krafteinwirkung genügt; die Krafteinwirkung verschiebt sich bei Drehung der Ausgleichswelle um ? exakt so, wie es die gleichförmige Krümmungsveränderung verlangt; die Einwirkung läuft immer in tangentialer Richtung auf das Ende der Wendel.

Die Feder seite der zusätzlichen Feder ist dann ein beweglicher Spiralblock und fährt mit Durchbiegung auf dem selben Weg wie das Ende der oszillierenden Feder mit ihrer gleichmäßigen Biegung. Breguet hat die zusätzliche Feder entsprechend umgesetzt, indem sie die Wendel verlängert und diese Erweiterung (Endkurve) entsprechend gestaltet hat. Dafür musste er die letzte Kurve in eine Fläche über der Wendel heben, da sonst die Wendel und die zusätzliche Feder zusammenstoßen würden.

Dazu müssen zwei Biegungen gemacht werden (siehe Bild). Es sind auch Abschlusskurven für das Innenende der Wendel bekannt, werden aber nicht verwendet. Für den spannungslosen Betrieb (Mittelstellung) gilt die Regel. Der Schwerpunkt der Wendel wird durch die Phillips-Kurven ebenfalls auf die Drehachse der Ausgleichswelle verschoben und bleibt dort während der Oszillation stehen. Andernfalls müßte die Spirallänge durch mühsames Entfernen und Einsetzen an die Erfordernisse angepaßt werden.

Zwischen den beiden Stiften schwenkt die Schnecke und wechselt zwischen ihnen. Damit wird deutlich, dass der Regler zwar eine simple Regelungsmöglichkeit bietet, aber eine unbestimmte Störungsquelle besteht (z.B. bei großen Schwingbreiten ist die Wendel an den Reglerstiften größer als bei kleinen).

Zum Beispiel führt das Spielen der Wendel im Regulierschlüssel dazu, dass die Uhr kleinen Schwingungen folgt, während eine gewisse baulich bedingte Position der Innen- und Außenbefestigungspunkte der Wendel im Verhältnis zu einander in diesem Falle zu einem Verfahren führt. Mit einem Micro-Dynagraph können die Veränderungen des Kraftmoments am Ankerrad, die Amplitudenänderung der Unruh und die Gangabweichung der Uhr aufgezeichnet werden.

Zurückgeholt Februar 2017. c9w3W9m1: Unruh einer Uhr in Bewegung.