Ein umfassender Leitfaden zu Uhrwerkstypen
Wie funktioniert ein mechanisches Uhrwerk?
Die Hauptbestandteile eines mechanischen Uhrwerks sind Federhaus, Räderwerk, Hemmung und Unruhspirale. Das Räderwerk wird durch die von der Spirale freigesetzte elastische Kraft angetrieben. Hemmung und Unruhspirale dienen der Geschwindigkeitsregulierung, indem sie die übertragene Energie präzise aufteilen, sodass das Räderwerk stabil rotieren und somit die genaue Zeitmessung ermöglichen kann. Aufgrund seiner praktischen und einfachen Handhabung war diese Bauweise vor der Einführung des Quarzwerks die am weitesten verbreitete Zeitmessuhr.
Nachdem mechanische Uhren wieder den Massenmarkt erobert haben, werden Forschung, Entwicklung und Verbesserung mechanischer Uhrwerke weiterhin vorangetrieben. Uhrenhersteller konzentrieren sich derzeit auf die Optimierung von Hemmungen und verschiedenen Materialien, um die Genauigkeit und Langlebigkeit mechanischer Uhren zu verbessern. Mechanische Uhrwerke lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien einteilen: Handaufzugswerke und Automatikwerke.
A. Handaufzugswerk
Das Aufziehen von Uhren mit Handaufzug durch Drehen des Hahns mit den Fingern ist die traditionellste Methode. Da Handaufzugsuhren jedoch in der breiten Öffentlichkeit wenig Akzeptanz finden, werden sie heutzutage hauptsächlich von Uhrenliebhabern erworben. Um die Akzeptanz zu erhöhen, geht der Trend aktuell dahin, mehrtägige Gangreserven zu entwickeln oder Gangreserveanzeigen hinzuzufügen.
B. Automatikaufzugswerk
Das automatische Aufzugssystem ist in das Handaufzugswerk integriert. Die Schwungbewegung des Handgelenks versetzt die automatische Aufzugsscheibe und liefert so die nötige Energie zum Aufziehen. Da das automatische Aufzugswerk jederzeit Energie bereitstellen kann, entfällt das regelmäßige Aufziehen, weshalb es sich großer Beliebtheit erfreut. Aktuell liegt die Hauptaufgabe bei automatischen Aufzugswerken in der Verbesserung oder Entwicklung neuer Aufzugssysteme.
Quarzwerk
1969 führte Seiko das Quarzwerk in Uhren ein und revolutionierte damit den Uhrenmarkt. Das Zeigerquarzwerk besteht im Wesentlichen aus Batterie, Quarzoszillator, integrierter Schaltung (IC), Schrittmotor (bestehend aus Spule und Magnetwagen) und Zahnradgetriebe. Die Funktionsweise ist wie folgt: Die Batterie versorgt den Quarzkristall mit Strom, der dadurch ein stabiles Schwingungssignal erzeugt. Dieses Signal wird an die integrierte Schaltung (IC) weitergeleitet, die es in ein 1-Hz-Signal umwandelt. Der Schrittmotor empfängt dieses Signal, treibt das Zahnradgetriebe an und führt so den Uhrvorgang aus.
Der Hauptgrund für die Beliebtheit von Quarzwerken liegt in ihrer Genauigkeit. Mechanische Uhrwerke weisen Gangabweichungen von ein bis zwei Sekunden bis zu einer Minute pro Tag auf. Der Quarzoszillator hingegen schwingt das Signal mit bis zu 32.768 Hz pro Sekunde, wodurch die Genauigkeit deutlich verbessert wird. Im Allgemeinen lässt sich die Ganggenauigkeit von Quarzwerken auf 15 bis 25 Sekunden pro Monat begrenzen. Mittlerweile gibt es eine Vielzahl von Quarzwerkvarianten. Im Folgenden finden Sie eine kurze Einführung:
A. Digitales Quarzwerk
Nach der Einführung der Quarzuhr kamen auch Quarzuhren mit LCD-Digitalanzeige auf den Markt. Da sie mehr Informationen anzeigen als Quarzwerke mit Zeigern, haben sie sich ebenfalls zu einem wichtigen Bestandteil der Quarzuhren entwickelt. Im Vergleich zum traditionellen Quarzwerk mit Zeigern verzichtet das digitale Quarzwerk auf Schrittmotor und Zahnradgetriebe und ist über eine Leitung direkt mit dem LCD-Bildschirm verbunden, um die Zeit anzuzeigen.
B. Solar-Quarzwerk
Die Grundstruktur entspricht der eines Quarzwerks, die Energie für den Akku wird jedoch durch eine Lichtquelle erzeugt. Das Prinzip besteht darin, ein Solarpanel unter dem Zifferblatt zu installieren, das Strom in einem Akku speichert, der das Uhrwerk antreibt. Gleichzeitig verfügt das System über einen Überladeschutz, der den Akku vor Beschädigungen schützt. Die aktuell auf dem Markt erhältlichen Produkte können nach vollständiger Aufladung bis zu einem Jahr lang ununterbrochen genutzt werden.
C. Kinetic Quarzuhr
Das Konzept ähnelt dem eines Solarquarzwerks und verwendet ebenfalls Akkus, die Energiequelle entspricht jedoch der eines Automatikwerks. Die Automatikscheibe wird durch die Handgelenksbewegung in Bewegung gesetzt, und der eingebaute Mikrogenerator erzeugt Strom, der im Akku gespeichert wird und das Uhrwerk antreibt. Aktuell ermöglicht ein vollständig geladener Akku einen Dauerbetrieb von bis zu sechs Monaten.
D. Funkgesteuertes Quarzwerk
Obwohl sie sehr genau sind, können nach längerem Gebrauch dennoch Abweichungen auftreten. Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, wurden funkgesteuerte Zeitmesser (die in der Regel im Quarzuhrenmodus arbeiten) entwickelt. Sie verfügen über einen integrierten Funkempfänger, der die von der Basisstation jede Nacht ausgesendeten Standardzeit-Funkwellen empfängt und die Zeit automatisch kalibriert. Da die Basisstation eine präzise Atomuhr verwendet, beträgt die Abweichung nur eine Sekunde in 100.000 Jahren, wodurch sie genauer als eine Quarzuhr ist. Derzeit gibt es Basisstationen in Japan, Deutschland, Großbritannien, den USA und China, deren Signale innerhalb ihrer Reichweite empfangen werden können.
Spring Drive-Bewegung
1998 brachte Seiko das handaufgezogene Spring-Drive-Uhrwerk auf den Markt und präsentierte damit offiziell die über 20 Jahre lang entwickelte Technologie. Auf der Basler Uhrenmesse in der Schweiz stellte Seiko 2004 ein neues Spring-Drive-Uhrwerk mit automatischem Aufzug vor. Für den Alltag ist der automatische Aufzug deutlich praktischer. Das Funktionsprinzip: Das Federhaus treibt das Räderwerk an. Dessen Ende ist mit einer Magnetspule verbunden, die Strom für den Quarzoszillator und die integrierte Schaltung erzeugt. Gleichzeitig werden präzise Signale übertragen und die Drehzahl des Schwungrads mithilfe elektromagnetischer Bremsen so gesteuert, dass sie dem Quarzsignal entspricht. Dadurch läuft das Räderwerk präzise und stabil.
Das Spring Drive-Uhrwerk, das als dritter Uhrwerkstyp klassifiziert wird, löst die Probleme mechanischer und Quarzuhren: Ganggenauigkeit und Gangreserve. Früher war es bei mechanischen Uhren aufgrund der Einschränkungen von Unruh und Hemmung schwierig, eine hohe Ganggenauigkeit zu erreichen. Das Spring Drive-Uhrwerk hingegen nutzt einen Quarzoszillator, der die Drehzahl des Räderwerks präzise steuert und so eine Ganggenauigkeit von maximal einer Sekunde pro Tag ermöglicht. Dank des Federhauses wird die Uhr durch natürliche Schwingung oder manuelles Aufziehen aufgeladen und läuft auch in wichtigen Momenten zuverlässig weiter. Zudem reduziert es den Bedarf an Altbatterien und ist somit besonders umweltfreundlich.
