Die Schweizer Ankerhemmung – Teil 2: Werkstatt

Teil 2 · Werkstatt

Die Hemmung genau benennen

Teil 1 hat gezeigt, wie die Hemmung arbeitet. Teil 2 ist eine Vertiefung für die Werkstatt und soll dabei unterstützen, jede Prüfung der Hemmung am Werktisch auszuführen, den Befund zu deuten und Paletten, Begrenzungsstifte und Sicherheitsmesser gezielt zu korrigieren und Fehler einzugrenzen, statt zu probieren. Nach dem Kapitel Paletten schieben und Begrenzung verstellen lässt sich die Lernaufgabe aus dem Einstieg auch vollständig lösen.

Dieses Kapitel ist der Hauptort aller Begriffe, spätere Abschnitte verweisen nur noch hierher. Ab dem nächsten Kapitel folgt der Text der Reihenfolge am Werktisch: messen, prüfen, einstellen, Fehler eingrenzen, schmieren, Endkontrolle.

Lernaufgabe: Unser Modell, so wie es aus der Konstruktion kam, also vor der Einstellung, zeigt diese Werte in Ankergrad, gemessen als Drehwinkel des Ankers um seine Welle (Eingang/Ausgang): Ruhetiefe 2,98°/2,34°, Auffallruhe 1,76°/2,00°, verlorener Weg 1,22°/0,34°, Luft am Sicherheitsmesser (Messerluft) 2,57°/2,07°. Welche Palette muss in welche Richtung bewegt werden, wie viel, und was muss danach noch geprüft werden?
Die Begriffe erklärt dieses Kapitel, die Messerluft der Abschnitt Sicherungskette und Spiele. Die Lösung steht unter Die Lernaufgabe gelöst und lässt sich am digitalen Palettenschieber nachstellen.

Flächen und Kanten an Rad, Anker, Rolle und Begrenzung

Jeder Kolbenzahn des Ankerrads hat vorn seine Ruhefläche, die Zahnbrust. Sie ist um etwa 24° gegen den Radius zurückgeneigt, damit nur die Kante der Ferse an der Palette anliegt; diese Neigung heißt Unterschnitt. Dahinter folgt am Kopf die schräge Hebefläche des Zahns, sie endet an der Zahnspitze.

Aber Vorsicht: Der Unterschnitt ist nicht mit dem „Zugwinkel“ zu verwechseln. Mit dem Zug hat er nichts zu tun, der entsteht an der Ruhefläche der Palette (Der Zug).

Die Zähnezahl hängt von Schlagzahl und Epoche ab: 15 bei Taschenuhren mit 18.000 A/h wie in unserem Modell, 20 bei 4 Hz, 21 beim Clinergic 21 mit 5 Hz aus den 1960er-Jahren, 16 bei der Pulsomax-Hemmung von Patek Philippe (2008). Gegenüber dem Spitzzahn des englischen Ankers hat der Kolbenzahn drei Vorteile: Die Hebung verteilt sich auf Zahn und Palette, also können Paletten und Anker leichter sein; zwischen Zahn und Palette bleibt ein keilförmiger Spalt, der das Öl hält; und die stumpfere Zahnecke verschleißt weniger als eine dünne Spitze.

Auch die beiden Paletten haben eine Ruhefläche und eine Hebefläche. Die Kante dazwischen heißt Ruheecke, das Ende der Hebefläche Abfallkante; dort verlässt der Zahn die Palette. Von Ecke zu Ecke gemessen ist die Hebefläche in unserem Modell 0,434 mm (Eingang) bzw. 0,468 mm (Ausgang) lang; auf diese Länge beziehen sich alle Anteile wie „¼ der Hebefläche“. Die Paletten sind mit Schellack in Schlitze des Ankers gekittet und lassen sich deshalb unter Erwärmung verschieben (Paletten schieben und Begrenzung verstellen). Vertauschen darf man Eingangs- und Ausgangspalette nie, denn sie haben unterschiedliche Maße und Winkel.

Hinten am Anker sitzt die Gabel. Ihr Einschnitt nimmt den Hebelstein auf; die Seitenwände des Einschnitts heißen Flanken, die Kanten am Eingang Gabelecken, nach außen laufen die beiden Hörner aus. Zwischen den Hörnern, eine Ebene tiefer, sitzt das Sicherheitsmesser (alle seine Namen unter Die Teile auf einen Blick), eingepresst, genietet oder bei hochwertigen Werken manchmal geschraubt. Der Hebelstein ist heute meist halbrund, seltener dreieckig; in der Nullage, also mit der Unruh im toten Punkt, zeigt seine flache Seite zur Ankerwelle. In älteren Uhren war er elliptisch geschliffen; daher stammt das Werkstattwort „Ellipse“.

Auf der Unruhwelle sitzt die Doppelrolle: zwei Scheiben auf einem gemeinsamen Röhrchen. Die große Rolle trägt den Hebelstein, darunter liegt die kleinere Sicherheitsrolle mit dem Durchgang, durch den das Messer während der Auslösung tritt. Gabel und Hebelstein arbeiten in der oberen Ebene, Messer und Sicherheitsrolle in der unteren; ein beim Aufschlagen gestauchtes Röhrchen bringt diese Höhen durcheinander (Form- und Lagefehler an Ankerrad, Anker, Gabel und Paletten).
Die Doppelrolle wird heutzutage meist als ein Teil gefertigt und auf der Unruhwelle mit einer Presspassung aufgepresst. In älteren Taschenuhren sieht man verschiedene Varianten, denn letztlich zählt die Funktion und es ist unerheblich, ob die Ellipse direkt im Unruhschenkel sitzt oder in einer separaten Rolle eingearbeitet ist.

Den Weg des Ankers begrenzen zwei Begrenzungsstifte in der Platine, manchmal als drehbare Exzenterstifte, oder feste Anschläge, also Ausfräsungen in Platine oder Brücke; diese sind heute die Regel. Daneben gab es Sonderformen wie Begrenzungsschrauben oder federnde Anschläge.

Viele Bauteile haben mehrere Namen; im Beitrag gilt jeweils der erste:

Das Wort „Nachfall“ verwenden wir nicht, weil es Verschiedenes meint: bei Schultz (1902) den Fall, bei Röseler und Schirmer den verlorenen Weg.

Aber Vorsicht beim Lesen von Herstellerunterlagen: Dort heißen oft die Paletten „Hebelsteine“, „Hebesteine“ oder „Hebungsteine“, und eine Herstellerübersetzung macht aus dem Hebelsteinabstand („distance de cheville“) sogar eine „distance of safety pin“.

Der Ablauf mit Maßlinien

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Im Werkstattmodus zeigt die Phasen-Animation, was der Werktisch braucht: Maßlinien, laufende Winkel und ein Band, das anzeigt, ob die Energie gerade aus der schwingenden Unruh oder aus der Zugfeder kommt. Simulator und Animationen rechnen quasistatisch. Lagen und Winkel sind korrekt, aber Zeiten und Stöße sind idealisiert (genauer unter Was wirklich passiert).

Die Auslösung beginnt, wenn der Hebelstein an die Flanke der Gabel schlägt und den Anker vom Begrenzungsstift wegdreht. Weil die Ruhefläche schräg steht, drückt die Palette dabei das Ankerrad ein kleines Stück zurück. Bossart rechnet bei 2° Ruhe mit etwa 0°15′; unser Modell mit seiner tieferen Ruhe kommt auf 0,39° (Eingang) bzw. 0,48° (Ausgang) am Ankerrad. Diesen kurzen Rücklauf* beschreiben auch Pierre-Yves Soguel, von 1997 bis 2010 Direktor der Schweizer Chronometerprüfstelle COSC, die Bulova-Uhrmacherschule und de Carle. Zugleich tritt das Messer in den Durchgang der Sicherheitsrolle.

*Hierauf bezieht man sich manchmal im mündlichen Teil der Meisterprüfung. Gelegentlich wird gefragt, ob die Schweizer Ankerhemmung eine rückführende, ruhende oder freie Hemmung ist. Die perfekte Antwort enthält, dass es sich wegen des freien Ergänzungsbogens um eine freie Hemmung handelt, aber eine sehr geringe Rückführung am Hemmrad bei der Auslösung stattfindet, was wegen der Sicherheit gegen Stöße konstruktiv nötig ist.

Sobald die Ferse die Ruheecke überschreitet, beginnt die Hebung, und zwar in zwei Abschnitten. Erst gleitet die Ferse über die Hebefläche der Palette, die Palettenhebung; dann gleitet die Abfallkante der Palette über die Hebefläche des Zahns, die Zahnhebung. An der Unruh gemessen sind das an der Ausgangspalette 17,95° Palettenhebung und 6,2° Zahnhebung, an der Eingangspalette 15,15° und 9,55°. Zu Beginn der Hebung holt die Gabel den Hebelstein ein: Bis dahin schob er die eine Flanke vor sich her, jetzt treibt ihn die andere. Der Anker dreht in der Hebung an der Ausgangspalette 7,98°, an der Eingangspalette 8,14°.

Am Ende der Zahnhebung verlässt der Zahn die Palette. Das Ankerrad dreht frei, bis ein anderer Zahn auf die Ruhefläche der zweiten Palette fällt. Der Fall ist dieser freie Drehwinkel des Ankerrads; in der Werkstatt sieht man ihn als Abstand von der Abfallkante bis zur „Fußspitze“ des eben abgefallenen Zahns. Weil die Quellen hier verschieden benennen, legen wir die Namen fest, wie sie in Pforzheim an der Uhrmacherschule verwendet werden: Beim inneren Fall verlässt der Zahn die Eingangspalette und fällt auf die Ausgangspalette, beim äußeren Fall ist es umgekehrt. Im eingestellten Modell beträgt der innere Fall 2,03°, der äußere 1,80°. Danach zieht der Zug den Anker den verlorenen Weg bis an den Begrenzungsstift (Auffallruhepunkt, Ruhetiefe, verlorener Weg).

Mit einer einfachen Probe lässt sich prüfen, ob die Winkel zusammenpassen. Der Weg des Ankers von einem Begrenzungsstift zum anderen setzt sich aus drei Abschnitten zusammen, nämlich aus der Auslösung und der Hebung an der einen Palette und aus dem verlorenen Weg an der anderen. Löst die Ausgangspalette aus, sind das im Modell 3,84° + 7,98° + 1,78° = 13,60°. Löst die Eingangspalette aus, sind es 3,78° + 8,14° + 1,68° = 13,60°. Direkt von Begrenzungsstift zu Begrenzungsstift gemessen ergeben sich 13,62°.

Vergleicht man diese Werte mit dem nächsten Abschnitt, fällt ein kleiner Unterschied auf. In der Auslösung dreht sich der Anker um 3,84° (Ausgang) bzw. 3,78° (Eingang), die Ruhetiefe beträgt aber nur 3,36° bzw. 3,26°. Beide Werte sind richtig, denn sie messen den Weg des Ankers nur bis zu verschiedenen Punkten. Die Ruhetiefe ist der Weg des Ankers vom Begrenzungsstift, bis der Zahn genau an der Ruheecke steht, gemessen am stehenden Modell. In der Bewegungsspur, also im gerechneten Bewegungsablauf des Modells, endet die Auslösung etwas später. Damit sich die beiden Messungen nicht vermischen, stammen in diesem Beitrag alle Werte zu Ruhe und Spielen aus der Messung am stehenden Modell und alle Werte zum Ablauf aus der Bewegungsspur.

Auffallruhepunkt, Ruhetiefe, verlorener Weg

Der fallende Zahn landet auf der Ruhefläche im Auffallruhepunkt. Die Auffallruhe ist die Strecke von diesem Punkt bis zur Ruheecke, also wie tief der Zahn beim Auffallen schon auf der Ruhefläche sitzt (englisch drop lock). Danach zieht der Zug den Anker weiter an den Begrenzungsstift, und der Zahn rutscht tiefer. Die Ruhetiefe ist die volle Tiefe, wenn der Anker am Begrenzungsstift anliegt (total lock). Genau diesen Weg muss die Unruh bei jeder Auslösung zurückschieben. Der verlorene Weg ist der Ankerweg dazwischen, vom Auffallen bis zum Begrenzungsstift. Der Auffallruhepunkt ist damit der Bezugspunkt der Einstellung; wie man ihn am Werk findet, zeigt der Abschnitt Im Fallaugenblick anhalten.

Merksatz: Auffallruhe + verlorener Weg = Ruhetiefe. Im eingestellten Modell sind das 1,48° + 1,78° = 3,26° am Eingang und 1,68° + 1,68° = 3,36° am Ausgang (Ankergrad).

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Als Standard gilt in diesem Beitrag die Werkstattregel: Auffallruhe ⅛, Ruhetiefe ¼ der Hebefläche, gemessen an ihrer Länge von Ecke zu Ecke, auf beiden Seiten und an allen Zähnen gleich. In der Werkstatt halte ich mich an das Viertel der Hebefläche, weil man so kleine Winkel mit dem Auge nicht sieht, eine Länge auf der Palette dagegen lässt sich gut abschätzen. Unser Modell erreicht eine Ruhetiefe von 0,25 bzw. 0,24 und eine Auffallruhe von 0,12 der Hebefläche. Der verlorene Weg ist hier etwa halb so groß wie die Ruhetiefe. In manchen Uhrwerken lässt sich die Auffallruhe übrigens nicht zugleich mit der Ruhetiefe symmetrisch auf beiden Paletten einstellen, hier ist es empfehlenswert, zuerst die Ruhetiefe auf ein Viertel der Hebefläche einzustellen und danach zu prüfen, ob die Auffallruhe sicher fällt. Sie muss nicht beidseitig exakt ⅛ der Hebefläche betragen.

Warum es auf die Ruhe so genau ankommt, fasst Helwig zusammen: Ist sie zu klein, gerät der Anker in Eigenbewegung. Ist sie zu groß, wird die Auslösung schwer, kleine Schwingungen werden langsamer, und die Uhr geht im Hängen nach.

Manche Lehrbücher geben die Ruhe in Grad an, Bossart mit 1¾ bis 2°, Wilkinson mit 1½° Auffallruhe und ½° verlorenem Weg. An unserem Modell ergibt das Viertel der Hebefläche aber 3,26° bzw. 3,36° Ankergrad, deutlich mehr. Ein Widerspruch ist das nicht, denn die Gradangaben der Lehrbücher sind Konstruktionswinkel: Der Konstrukteur dreht die Gerade vom Ankerdrehpunkt zum Ruhepunkt, also zur Ruheecke, um diesen Winkel und beginnt dort, den Zahn zu zeichnen. Wie viel Ankergrad ein Viertel der Hebefläche ergibt, hängt vom Abstand des Ruhepunkts zum Ankerdrehpunkt ab, der Anteil der Hebefläche dagegen nicht. Am Modell liegen die Ruheecken 1,86 mm vom Ankerdrehpunkt; ein Viertel der Hebefläche, rund 0,11 mm, ergibt dort gut 3°. Wenn man Grad und Anteile mischt, rechnet man falsch; deshalb nennen wir am besten immer die Bezugsgröße.

Andere Lehrbücher teilen die Ruhe anders auf. Weil sich die Richtwerte mit den Uhren geändert haben, hier nochmal die Angabe nach Epoche:

Wozu überhaupt ein verlorener Weg? Er ist die nötige Toleranz für Rundlauf, Teilung und Zapfenspiel. Ohne ihn erreicht der Anker bei einem etwas längeren Zahn oder einem unrunden Ankerrad den Begrenzungsstift, bevor der Zahn die Hebefläche verlassen hat, und die Hemmung blockiert (Pforzheimer Skript; Grenzfall unter Grenzfälle). Claußen nennt ihn die Platzreserve für ungleich lange Zähne. Außerdem gibt er dem Zug einen Weg, auf dem er den Anker an den Begrenzungsstift zieht. Der verlorene Weg muss also so groß sein, wie Ankerrad und Zapfen es verlangen, und darf nicht größer werden, als Messer und Hörner es erlauben. Ob man ihn eher knapp oder eher reichlich hält, ist ein alter Streitpunkt (Was wirklich passiert).

In der Animation kann man die Ruhe an der Unruh ablesen. So sieht man die Ankerwinkel um die Gabelübersetzung vergrößert. In unserem Modell ist das etwa das Dreifache, die Auslösung kostet an der Unruh 10,2° (Eingang) bzw. 10,4° (Ausgang); bei Helwig mit einer Übersetzung von 1 : 3½ werden aus 1½° Ruhe 5¼° Unruhweg. Als Faustmaß fürs Auge nennen Helwig und Jendritzki eine Ruhe von etwa ⅔ der Dicke eines Unruhzapfens.

Der Zug

Die Ruhefläche der Palette zeigt nicht auf die Mitte des Ankerrads, sondern steht um den Zugwinkel schräg dazu. Deshalb zieht der Druck des Zahns die Palette ins Ankerrad hinein und legt den Anker mit seinem Stiel an den Begrenzungsstift. Dieser Zug hält den Anker im Ergänzungsbogen sicher an der Begrenzung und holt ihn nach einem Stoß sofort zurück. Diese Sicherheitseinrichtung ist nicht kostenlos: Die Unruh muss bei jeder Auslösung gegen den Zug arbeiten und verliert dadurch Energie.

Ist ein Anker ohne Zug „frei“? Die Pforzheimer Fragen zur Schweizer Ankerhemmung sagen: Erst der Zug macht sie zu einer wirklich freien Hemmung. Brüggemann (Hemmungsatlas) und Droz/Flores bestimmen „frei“ dagegen über den berührungslosen Ergänzungsbogen; danach war schon der Anker von Thomas Mudge aus den 1750er-Jahren frei, obwohl er keinen Zug hatte. Unser Vorschlag: Frei im Sinn der Einteilung war schon Mudges Anker, sicher frei bleibt er erst durch den Zug, der ihn nach jedem Stoß an die Begrenzung zurückholt. Der Zug kam zwischen etwa 1805 und 1825 dazu (Kurze Geschichte).

Damit der Zug wirkt, muss der Zugwinkel größer sein als der Reibungswinkel von Stahl auf Rubin, also die Neigung, ab der der Zahn auf der Fläche zu rutschen beginnt; die Lehrbücher setzen ihn mit etwa 9° an (zum Streit um den Reibwert Der Zug genauer). Üblich sind 12 bis 16°, am Ausgang meist etwas mehr als am Eingang; die moderne Hemmung Nivarox 20.3 legt die Ruhefläche 15° gegen den Radstrahl. Unser Modell hat zwei Werte, je nachdem, wo man misst. Bei Anker am Begrenzungsstift, am Berührpunkt der Ferse und gegen die Senkrechte auf den Ankerradius gemessen, sind es 10,1° am Eingang und 15,5° am Ausgang (gegen den Radstrahl, wie Nivarox misst, 9,9° und 14,7°). An der Ruheecke, wo Bossart mit dem Fadenkreuz misst, sind es 13,4° und 12,1°.

Ein Widerspruch ist das nicht. Die Ruhefläche ist eben, die Bezugslinie steht aber senkrecht auf dem Ankerradius, und der zeigt zur Ruheecke in eine etwas andere Richtung als zum Berührpunkt: um den Winkel, den der Anker bei der Auslösung vom Begrenzungsstift bis zur Ruheecke dreht, also etwa um die Ruhetiefe von gut 3°. Um so viel ändert sich der Zugwinkel längs der Ruhefläche, am Eingang wächst er zur Ecke hin, am Ausgang sinkt er. Deshalb hat am Begrenzungsstift der Ausgang den größeren Zugwinkel, an der Ruheecke der Eingang; die Lehrbuchregel „am Ausgang etwas mehr“ gilt am Modell nur am Begrenzungsstift. Der kleinste Zugwinkel auf der Ruhefläche liegt am Eingang am Begrenzungsstift (10,1°), am Ausgang an der Ruheecke (12,1°); beide liegen über den etwa 9° Reibungswinkel, der Eingang knapp. Lehrbücher meinen mit dem Zugwinkel je nach Messstelle Verschiedenes. Wer Werte vergleicht, muss daher immer nach den Bezugspunkten schauen (Der Zug genauer).

Ist der Zug zu schwach, schlottert der Anker, das Messer streift, und der Hebelstein findet auf dem Rückweg womöglich nicht in die Gabel. Ist er zu stark, wird die Auslösung schwer, die Amplitude sinkt, im Grenzfall bleibt die Uhr auf der Ruhe stehen. Der Meisterkurs Würzburg rät: lieber etwas zu stark als zu schwach.

Einstellen lässt sich der Zug in der Werkstatt nicht, er wird bereits in der Konstruktion der Uhr festgelegt; geprüft wird er mit der Zugprobe. Ruhetiefe und Zug sind zweierlei (Begriffe, die oft verwechselt werden).

Merksatz: Eingangsseitig wird der Zugwinkel während der Auslösung größer, ausgangsseitig kleiner.

Sicherungskette und Spiele

Im Ergänzungsbogen ist die Unruh frei, währenddessen wird der Anker durch den Zug an der Begrenzung gehalten. Für Sicherheit im Falle eines Stoßes sorgt die Kette: Zug und Begrenzung halten den Anker; stößt ihn etwas an, legt sich das Messer an die Sicherheitsrolle; steht das Messer im Durchgang, also kurz vor und nach dem toten Punkt, übernehmen die Hörner am Hebelstein. Damit die Übergabe klappt, muss der Hebelstein tief genug in die Gabel eingreifen: Entlang des ganzen Horns darf durch einen Stoß kein Zahn auf die Hebung kommen (Eingriffstiefe).

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Die Luft oder das Spiel sind die kleinen Wege, die der Anker bis zur nächsten Sicherung hat. Am Hebelstein trennen wir nach der Bulova-Uhrmacherschule drei Spiele. Die Gabelluft (jewel pin freedom) ist das seitliche Spiel des Hebelsteins im Einschnitt, im Modell 0,48° Ankerweg von Flanke zu Flanke, also beide Seiten zusammen. Das Gabelspiel im Fallaugenblick (jewel pin shake) ist das Spiel der Gabelecken an Vorder- und Rückseite des Hebelsteins in dem Augenblick, in dem der Zahn fällt; Brinkmann nennt es wie in Pforzheim „Hörnerluft“, daher manche Verwechslung. Die Hörnerluft (jewel pin clearance) ist der Ankerweg vom Begrenzungsstift, bis das Horn den Hebelstein berührt, geprüft kurz nachdem der Hebelstein die Gabel verlassen hat. Die Messerluft schließlich ist (im Ergänzungsbogen) der Ankerweg vom Begrenzungsstift, bis das Messer die Sicherheitsrolle berührt; unbedingt etwas kleiner als die Ruhe, sodass der Zahn bei angedrücktem Messer sicher auf der Ruhefläche bleibt.

Daraus folgt die Leitregel: Jede Luft ist kleiner als die Ruhe, die sie schützt. Im eingestellten Modell lautet die Reihenfolge, in Ankergrad Eingang/Ausgang: verlorener Weg 1,78°/1,68° ≤ Messerluft 1,90°/2,12° < Hörnerluft 2,58°/2,79° < Ruhetiefe 3,26°/3,36°. Bei anliegendem Messer bleiben 1,36° bzw. 1,24° Ruhe, also 0,42 bzw. 0,37 der Ruhetiefe. Die Lehrbücher verlangen etwa die halbe Ruhe (Helwig, Theorie der Uhrmacherei), doch am Eingang geht das bei der Werkstattregel nicht: Nach Bossarts Reihenfolge der Spiele ist die Messerluft mindestens so groß wie der verlorene Weg, und der ist dort mit 1,78° schon größer als die halbe Ruhetiefe von 1,63°. Den Streitpunkt und die ganze Leiter behandelt der Abschnitt Die Leiter der Sicherheiten und die Prellgrenze.

Auch die Lehrbuchfolge „innere Hörnerluft höchstens gleich der Messerluft“ (Bossart, Theorie der Uhrmacherei) erfüllt unser Modell in der Prüfstellung nicht. Lehrbuchwerte sind Konstruktions- oder Verlegenheitsangaben; entscheidend ist für mich die geprüfte Funktion, kaum eine Faustregel gilt universell. Hier hält das Messer den Zahn sicher auf der Ruhe, und das Horn fängt den Hebelstein, solange noch 0,68° bzw. 0,57° Ruhe bleiben. Die Messerluft halte ich schön klein, aber deutlich: Das Messer darf nie schleifen, muss aber so lang sein, dass der Zahn die Ruhefläche nicht verlassen kann, wenn man den Anker hin- und herbewegt, denn auch am Anfang der Auslösung arbeitet es noch mit.

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Auch die äußere Form der Hörner ist kein Zufall und so konstruiert, dass die Ellipse dort beschädigungsfrei prellen kann. Dieser Fall tritt ein, wenn beim Ausschwingen der Anker im Ergänzungsbogen auf die falsche Seite springt, etwa nach einem Stoß bei zu kurzem Messer; der Hebelstein trifft auf dem Rückweg das Horn von außen statt den Einschnitt, und die Uhr steht. Beim zweiten Fall, dem Prellen, ist die Amplitude zu groß: Der Hebelstein schlägt am Ende des Ergänzungsbogens von außen an die Hörner, die Uhr geht stark vor. Wo das Prellen beginnt, steht unter Die Leiter der Sicherheiten und die Prellgrenze.

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Die Kette gilt auch in der Höhe: Stoßsicherungen lassen die Unruh axial 0,05 bis 0,06 mm ausweichen, also müssen sich Messer und Sicherheitsrolle, Hebelstein und Gabel um mehr als Höhenspiel plus Stoßweg überdecken (Konstruktionsregel unter Gabel, Rolle und die Sicherungskette als Konstruktionsregel).

Merksatz: Messer und Hörner lassen den Anker nur so weit, dass der Zahn auf der Ruhe bleibt.

Was man hört: fünf Schläge, drei Geräusche

Eine Halbschwingung besteht aus fünf Schlägen: Der Hebelstein trifft die Gabel, der Zahn trifft die Hebefläche, die Gabel treibt den Hebelstein, der Zahn fällt auf die Ruhefläche, und der Ankerstiel schlägt an den Begrenzungsstift. Soguel beschreibt ein Ticken genau so: fünf Schläge, die das Ohr nicht trennen kann, erst ein Oszilloskop. Das ist die Brücke von den fünf Phasen zur Zeitwaage.

Hörbar sind drei Pakete, das letzte am lautesten. Fall und Stiftschlag fallen praktisch zu einem Schlag zusammen (Was wirklich passiert). Im quasistatischen Modell liegen sie je nach Halbschwingung 5,25° bzw. 5,65° Unruhwinkel auseinander, bei 280° Amplitude gut 1 ms. Das kommt aus der Geometrie: Im starren Modell schiebt die Gabel den Hebelstein nach dem Fall weiter, bis der Anker am Begrenzungsstift liegt (Der Hebungswinkel genauer). Das widerlegt die Beobachtungen der Literatur zur Dynamik nicht.

Bei der Deutung der drei Pakete folgen wir der neuesten Fassung des Zeitwaagenherstellers Witschi (2025). Das Auslösegeräusch entsteht, wenn der Hebelstein die Gabel trifft. Das Antriebsgeräusch entsteht, wenn der Zahn auf die Hebefläche trifft und die Gabel den Hebelstein antreibt. Das Fallgeräusch entsteht, wenn der Zahn auf die Ruhefläche fällt und der Anker an den Begrenzungsstift schlägt. Ältere Unterlagen desselben Herstellers deuten das zweite Paket noch als Abheben der Palette vom Ankerrad; diese Interpretation ist überholt.

Was die Zeitwaage als Beginn und Ende eines Pakets erkennt, hängt vom Verstärkungsregler ab: Das erste Paket erfasst sie an seinem Beginn, das dritte an seiner Spitze. Für Gang und Abfall nutzt sie das erste Paket, für die Amplitude die Zeit vom ersten bis zum dritten (Erst messen: die Hemmung an der Zeitwaage; was dabei vom Hebungswinkel übrig bleibt, steht unter Der Hebungswinkel genauer).

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Erst messen: die Hemmung an der Zeitwaage

Was verrät die Zeitwaage über die Hemmung, bevor das Werk offen ist? Eine ganze Menge: ob sie gleichmäßig auslöst, ob genug Energie auf die Unruh übertragen wird, ob etwas streift. Dieses Kapitel soll hier vorerst ohne Formeln bei der Deutung helfen; die Berechnung folgt später unter Zeitwaage und Hebungswinkel in Formeln.

Was die Zeitwaage misst und welche Werte gelten

Die Zeitwaage, also das Messgerät, das die Schlaggeräusche des Werks über ein Mikrofon aufnimmt, liest aus den drei Geräuschpaketen drei Werte: den Gang in Sekunden je Tag aus dem Abstand der Schläge, den Abfall, also den Zeitunterschied zwischen Tick und Tack, und die Amplitude aus der Zeit vom Auslöse- bis zum Fallgeräusch. Für die Amplitude braucht sie zusätzlich den Hebungswinkel des Werks, den man eingeben muss (Warum die angezeigte Amplitude nur eine Schätzung ist).

Diesen Wert nimmt man aus den Herstellerunterlagen. Die meisten Armbanduhren liegen bei 49 bis 54°: heutige ETA-Werke bei 49 bis 51°, ältere ETA-Datenblätter nennen 52 bis 53°, die ETA-2750-Familie mit 4 Hz und 20 Zähnen 54°.

Wie breit die Spanne ist, zeigt die Kalibertabelle von Witschi mit rund 2.080 Kalibern: 34 bis 70°, Median 52°, knapp zwei Drittel zwischen 50 und 54°, einzelne Ankerwerke bei 58 bis 61°. Für ein bestimmtes Kaliber ist sie eine Fremdquelle, das Herstellerblatt geht vor. In der Werkstatt begegnen einem meist Werte von 30 bis 52°, manchmal mehr. Fehlt der Herstellerwert, hilft das 180°-Verfahren.

Herstellerwerte sind Nennwerte. ETA nennt beim 7750 ausdrücklich „typisch 49°“ und hat den Wert 2010 von 50 auf 49° berichtigt. Wer mit dem Wert der Witschi-Tabelle (52°) misst, liest bei wirklichen 280° rund 297° auf dem Bildschirm ab, mit dem alten ETA-Wert 50° rund 286°. Im Zweifel gilt das aktuelle Herstellerblatt für die aktuelle Ausführung.

Gemessen wird ab 10 Minuten nach Vollaufzug in allen Lagen. Nach jedem Lagenwechsel braucht die Unruh einige Sekunden, bis sie eingeschwungen ist und ihre volle Amplitude erreicht hat (ETA: 20 s warten, 40 s messen). Für den Abfall nennt Witschi weniger als 0,5 ms, die Hersteller 0,6 bis 0,8 ms. Für ältere Uhren ohne verschiebbares Klötzchen, die über das Verdrehen der Spiralrolle eingestellt werden, sind Werte unter 2 ms bereits gut, und 6 ms sind die Obergrenze. Alle Grenzwerte stehen im Anhang (Richtwerte und Fehlertabelle). Über die Gangdauer sinkt die Amplitude mit dem Drehmoment der Zugfeder, eine Datumschaltung drückt sie kurz um bis zu 30°. Die gestrichelte Linie bei 220° im Ablaufdiagramm ist der Wert, auf den Eisenegger eine Hemmung auslegt: So weit soll die Unruh nach 24 Stunden Gang hängend noch schwingen. Im Beispiel unterschreitet die Kurve diese Linie erst nach rund 38 Stunden; unter etwa 200° steigt der Gang, das Werk geht vor.

Aber Vorsicht: Der Vorgang am Ende ist keine Regel. Eiseneggers Ablaufdiagramm ist eine Messung an drei Werken des IWC-Kalibers 80110, eines Automatikwerks mit Datum, über die ganze Gangdauer. Der kurze Text dazu erklärt nur, was ein Ablaufdiagramm ist, und dass die Datumschaltung höchstens 30° Amplitude kosten darf; zum Verlauf des Gangs sagt Eisenegger dort nichts. Abgelesen gehen zwei der drei Werke mit sinkender Amplitude zunehmend vor, von rund +5 auf gut +14 bzw. knapp +9 Sekunden je Tag. Beim dritten sinkt der Gang dagegen unter etwa 200° von rund +7 auf +3 Sekunden je Tag: Gegenüber dem Vollaufzug geht es nach, auch wenn es noch vorgeht. Kurz vor dem Stillstand fällt der Gang bei allen dreien steil ab. Das Diagramm zeigt also, wie sich diese einzelnen Werke verhalten haben.

Üblich ist bei kleiner Amplitude Nachgang, denn die Hemmung selbst lässt nachgehen, und das umso stärker, je kleiner die Amplitude ist (Warum die Schweizer Ankerhemmung nachgehen lässt). Falsch ist Eiseneggers Messung deshalb nicht. Vorgang ist plausibel, wenn zum Beispiel die Spirale einseitig im Rückerschlüssel anliegt oder andere Zusatzeffekte stärker wirken als die Hemmung. In welcher Lage gemessen wurde und wie die Spirale gehalten ist, steht bei Eisenegger nicht.

Den Hebungswinkel eines Werks bestimmen: das 180°-Verfahren

Die Zeitwaage rechnet mit dem Hebungswinkel, den man ihr eingibt. Ist er falsch, ist jede angezeigte Amplitude im selben Verhältnis falsch. Hat ein Werk wirklich 52° und steht die Zeitwaage auf 44°, zeigt sie tatsächliche 280° als 237° an, und das Werk wirkt schwach. Umgekehrt zeigt eine 6498 mit ihren 44° an einer Zeitwaage, die auf 52° steht, bei wirklichen 280° rund 331° an und täuscht Prellgefahr vor.

Fehlt der Wert, etwa bei einem alten oder unbekannten Kaliber, lässt er sich am Werk bestimmen. Ich nutze dafür ein einfaches Verfahren in vier Schritten:

1. Einen Punkt auf dem Unruhreif markieren.

2. Über den Handaufzug so weit aufziehen, bis der Punkt in der Rechts- und in der Linksschwingung an derselben Stelle aufblitzt. Dann schwingt die Unruh genau 180° nach Uhrmacherzählung, also 180° nach jeder Seite.

3. Bei zwei Unruhschenkeln braucht es keinen Punkt: aufziehen, bis sich die Schenkel in den Umkehrpunkten überdecken. Sie decken sich auch bei 90° und 270°, dann aber quer zur Ruhelage; bei 180° liegen sie in derselben Richtung wie in Ruhe.

4. In genau diesem Aufzugszustand den Hebungswinkel an der Zeitwaage verstellen, bis sie ebenfalls 180° anzeigt. Der eingestellte Wert ist der Hebungswinkel dieses Werks.

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Warum gerade 180°? Nur bei dieser Amplitude fallen beide Umkehrpunkte auf dieselbe Stelle, und weil die Unruh dort kurz stillsteht, blitzt die Marke sichtbar auf. Das Auge braucht keine Skala, es vergleicht nur zwei Bilder. Schwingt die Unruh ein paar Grad mehr oder weniger, liegen die beiden Umkehrbilder um das Doppelte dieser Abweichung auseinander; das Auge sieht also den doppelten Fehler. Ein Grad entspricht an einem Reif von 14 mm Durchmesser rund 0,12 mm, bei 10 mm rund 0,09 mm. Wer eine Lücke von 4° noch erkennt, liegt bei einem Hebungswinkel um 50° innerhalb von etwa ±0,6°. Ein Abfallfehler stört kaum, weil die Schwingung um die Ruhelage der Spirale symmetrisch bleibt.

In den Anleitungen und Schulungsunterlagen von Witschi, die uns vorliegen, steht das Verfahren nicht. Sein industrielles Gegenstück ist das WisioScope: Es misst die Amplitude optisch, also mit Lichtschranke, vergleicht sie mit dem Schlaggeräusch und gibt so den „realen Hebewinkel“ des einzelnen Werks aus. Verwandte Werkstattverfahren sind älter. Weger (1967) nennt die Beobachtung der Schenkelbilder eine gleichwertige Bestimmung der Amplitude, und Reuer (1968) stellt die Amplitude durch langsames Aufziehen nach Augenmaß ein. Wer bei 180° dynamisch auswuchtet, wie es der WOSTEP-Kurs Feinregulierung und der Meisterkurs Würzburg vorsehen, braucht genau diesen Wert richtig eingestellt.

Bei bekannten Kalibern nehme ich den Wert aus den technischen Daten; als ich ihn einmal mit dem 180°-Verfahren nachgeprüft habe, stimmte er überein. Gemessen habe ich auch schon Werke mit 54°.

Die Rechnung zum Verfahren steht unter Das 180°-Verfahren gerechnet, die Dynamik dahinter unter Der Hebungswinkel genauer.

Merksatz: Blitzt die Marke rechts und links an derselben Stelle, schwingt die Unruh 180°. Dort stellt man den Hebungswinkel der Zeitwaage so ein, dass sie 180° anzeigt.

Warum die angezeigte Amplitude nur eine Schätzung ist

Die Zeitwaage misst keinen Winkel, sondern eine Zeit vom Auslöse- bis zum Fallgeräusch. Daraus rechnet sie die Amplitude mit drei Annahmen: Die Unruh schwingt wie ein freies Pendel, also nach einer Sinuskurve; der Hebungswinkel liegt symmetrisch um den toten Punkt; und in der gemessenen Zeit überstreicht die Unruh genau den eingegebenen Hebungswinkel. Je kürzer die Zeit, desto schneller läuft die Unruh durch den toten Punkt und desto größer muss die Amplitude sein. Bei 4 Hz und 52° gehören zu 280° rund 7,4 ms, zu 180° rund 11,5 ms; schon eine Verschiebung um 0,1 ms ändert die Anzeige bei 280° um fast 4°. Klassische Zeitwaagen schätzen also die Amplitude; den Hebungswinkel berechnen sie nicht, sie brauchen ihn als Eingabe. Nur Geräte mit optischer Messung ermitteln ihn selbst.

Zehn Gründe, warum die Anzeige nie ganz genau ist, erklärt und beziffert unter Der Hebungswinkel genauer:

• Hebungswinkel nur „typisch“ oder veraltet

• Toleranzen im Werk

• die Hemmung verschiebt die Geräusche (Begrenzung, Spiele, Fall, verlorener Weg)

• Sinusschwingung nur angenommen: In der Auslösung wird die Unruh gebremst, in der Hebung angetrieben

• Geräuscherkennung: Beginn und Ende hängen von der Verstärkung ab

• Dynamik: Rückprall, verspäteter Antrieb

• Lage: Lagerspiel verschiebt im Hängen die Mittellinie

• Gerät: Zeitwaagen bilden dieselbe Zeit verschieden ab

• Umgebung: Temperatur, Luftdruck, Ölzustand

• Mittelwert über viele Schläge statt Augenblickswert

Für die Praxis heißt das: Die Werte auf der Zeitwaage sind nicht absolut exakt. Mit dem 180°-Verfahren abgeglichen stimmt die Anzeige bei 180° und ist in der Nähe gut; bei 280° bleibt ein kleiner Restfehler (Das 180°-Verfahren gerechnet).

Merksatz: Die Zeitwaage misst eine Zeit und schätzt daraus die Amplitude. Vergleichen ist sicherer als Ablesen.

Diagrammbilder der Hemmung

Das Diagramm der Zeitwaage, also die Punktreihe, die sie Schlag für Schlag schreibt, zeigt viele Hemmungsfehler schon vor dem Öffnen des Werks. Die Musterbilder hier haben wir selbst erzeugt, es sind keine Herstellerbilder:

Noch genauer wird es im Scope-Modus, also in der Ansicht eines einzelnen Schlags, in der die Zeitwaage den Lautstärkeverlauf der drei Pakete als Hüllkurve zeichnet. Ist die Ruhe zu schwach, verschmelzen Auslöse- und Antriebsgeräusch fast; ist sie zu stark, liegen alle drei Pakete weit auseinander. Für „Auslösung zu stark“ zeigt Witschi ein eigenes Bild: Die ersten beiden Pakete sind kräftig und liegen dicht beieinander. Eine Ursache nennt Witschi dazu nicht; mit zu tiefer Ruhe ist das nicht zu verwechseln, die zieht die Pakete auseinander. Streift das Messer, erscheinen kleine Zusatzpakete; berühren die Hörner den Hebelstein, klingt das dritte Paket lange nach. Fällt ein Zahn direkt auf die Hebefläche, gibt es nur zwei Pakete. Beim Prellen sitzt je ein Zusatzpaket vor dem ersten und nach dem dritten, und bei schwacher Amplitude wird der Abstand vom ersten zum dritten Paket groß.

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Drei alte Werkstattkniffe: Erscheint beim Aufdrehen der Verstärkung links der ersten Punktreihe eine zweite, ist die Auslösung zu schwer (Reuer). Ein um 2° versetzter Hebelstein ergibt bei 18.000 A/h nach Weger rund 2 ms; Weger zählt dabei den ganzen Unterschied der beiden Halbschwingungen, heutige Zeitwaagen zeigen die Hälfte an, bei 250° also rund 1 ms (Formel unter Abfall in Millisekunden und in Grad). Und als Abfall lässt Weger auf dem Streifen eine „Streichholzbreite“ zu, also weniger als 1 ms.

Abfallfehler und streifendes Messer verwechselt man auf dem Streifen nicht. Ein Abfallfehler gibt eine absolut klare Doppellinie: zwei gerade, parallele Linien. Ein streifendes Messer gibt immer etwas „Schnee“, also gestreute Punkte, und ein schwankendes Gangbild ohne gerade Linien. Dann prüft man die Messerluft.

Vom Befund zum Verdacht

Bei einer Reparatur auf dem Werktisch beginnt die Suche beim Befund. Die Tabelle führt vom Symptom oder Diagrammbild zu den ersten Verdächtigen, zur passenden Prüfung im Kapitel Prüfen am Werktisch und zum Steckbrief im Kapitel Hemmungsfehler:

Vor der Prüfung entmagnetisieren!

Merksatz: Erst messen! Die Zeitwaage sagt manchmal, wo man suchen muss, und kann die Fehlersuche erleichtern.

Prüfen am Werktisch

Jede Prüfung folgt hier demselben Schema: was man prüft, in welcher Stellung und mit welchem Handgriff, welcher Sollwert gilt, welcher Befund auf welche Ursache zeigt, wo die Korrektur steht und welchen Wert unser Modell nach der Werkstattregel hat. Das Modell vor der Einstellung dient nur als Gegenbeispiel.

Die Reihenfolge geht von innen nach außen: vom Hebelstein in der Gabel über Ankerrad und Paletten bis zu Hörnern, Messer und Abfall. Andere Schulen prüfen in anderer Folge; den Vergleich zeigt Zwei Schulen: Reihenfolge beim Prüfen und Einstellen. Wo eine Prüfung zu einer Phase gehört, führt „Phase ansehen“ in die Phasen-Animation; „Handgriff ansehen“ öffnet den Prüfstand.

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Vor dem Prüfen: Grundregel, Werkzeug, Zustand, Höhenspiele

In einem Punkt sind sich alle Schulen einig: Erst wird alles geprüft und notiert, dann ändert man eine Sache, danach prüft man alles neu. Wer nach dem ersten Befund gleich die Palette schiebt, verstellt Werte, die er noch gar nicht kennt.

In meiner Ausbildung habe ich jede Hemmung in derselben Folge geprüft, noch bevor das Werk zerlegt war: Auffallruhe und Ruhetiefe am Mikroskop oder mit der zehnfachen Lupe, solange die Unruh noch eingebaut war, dann Zug, Sicherheitsmesser, Hörner und den Festsitz der Paletten, danach Höhenspiele.

Als Werkzeug genügen Mikroskop oder 10-fach-Lupe, ein feiner Ölgeber, Putzholz und eine weiche Messingpinzette. Die Zugfeder wird nur wenig gespannt (Bossart), aber nicht zu wenig: Je kleiner die Kraft, desto stärker wirkt sich die Zapfenluft aus (Pforzheimer Skript). Den Augenblick des Falls und die Spiele prüft man mit eingebauter Unruh und Spirale.

Vor den Funktionen kommt der Zustand der Bauteile:

• Begrenzungsstifte gerade und fest,

• Paletten flach, oben bündig mit dem Ankerkörper, fest im Schellack, ohne Risse und Ausbrüche,

• Sicherheitsmesser gerade, mittig zwischen den Hörnern, Spitze unbeschädigt,

• Hornspitzen und Gabeleinschnitt ohne Kerben und Grat,

• Hebelstein fest, senkrecht und rissfrei,

• Zapfen und Lagersteine sauber und unbeschädigt,

• Ankerrad auf Rund- und Planlauf geprüft, also weder unrund noch taumelnd.

Die Höhenspiele, also das axiale Spiel der Wellen zwischen den Lagersteinen, richten sich nach der Herstellervorgabe. Die Quellen nennen verschiedene Bandbreiten:

Für die radiale Zapfenluft nennt Berners Merkblatt für die Regulierung am Anker 0,005 mm und an der Unruh 0,0075 mm. Dazu kommen die Höhenlagen, in der Theorie der Uhrmacherei mit a bis g bezeichnet:

• a: Die Zähne laufen etwa mittig auf den Paletten.

• b: Das Messer bzw. sein Klötzchen hat Freiheit zur Platine.

• c: Die Ankeroberseite hat Freiheit zur Ankerbrücke.

• d: Das Messer trifft die Sicherheitsrolle in der Höhe.

• e: Die Gabel hat Freiheit zur Unterseite der großen Rolle.

• f: Die kleine Rolle hat Freiheit zum Lagerfutter der Unruh.

• g: Der Hebelstein hat Freiheit zum Messer.

Fehlt eine Freiheit, verschiebt man die Lagersteine von Ankerrad oder Anker bzw. das Steinfutter der Unruh; das Pforzheimer Skript versetzt notfalls den Anker auf der Welle.

Die folgende Tabelle ordnet jede Prüfung ihrer Phase, ihrem Stellmittel und dem passenden Fehlerbild unter Hemmungsfehler: vom Symptom zur Ursache zu.

Alle Prüfungen auf einer Seite: Prüfblatt zum Ausdrucken (PDF).

Merksatz: Erst alles prüfen, dann eine Sache ändern, dann alles wieder prüfen.

Gabelluft und Eingriffstiefe

Die Gabelluft ist das kleinste Spiel der Hemmung. Fühlbar muss sie trotzdem sein, sonst klemmt der Hebelstein im Einschnitt.

Stellung und Handgriff: Zugfeder abspannen und die Unruh in den toten Punkt bringen, sodass der Hebelstein auf der Linie Unruh–Anker steht. Dann die Unruh mit dem Daumen fixieren (Fingerling!) und mit dem Ölgeber den Anker an einer Palette hin und her bewegen: Der Hebelstein muss an beiden Flanken anstoßen (Pforzheimer Skript).

Aber Vorsicht: Die Prüfung in der Mittellage allein genügt nicht. Bossart prüft zusätzlich im Augenblick der Auslösung, weil sich das Spiel mit der Stellung ändert.

Sollwert: beidseitig fühlbar, aber ohne Leerweg. Der Bulova-Lehrgang nennt für Einschnittbreite minus Steinbreite 0,01 mm bei kleinen Werken bis 0,03 mm bei großen Taschenuhren. Jeder Leerweg kostet Energie: Läuft der Anker 1° leer, bis die Flanke den Hebelstein erreicht, verliert die Unruh bei einer Gabelübersetzung von 3 : 1 rund 3° Hebungswinkel. Dazu kommt der Verschleiß, denn bei 18.000 A/h treffen die Flanken des Einschnitts 36.000 Stöße in der Stunde (Bossart).

Befund und Ursache: Zu viel Gabelluft kommt von einem ausgeschlagenen Einschnitt, einem zu kleinen, verschlissenen, losen oder schief eingesetzten Hebelstein oder von Zapfenspiel. Abhilfe ist ein breiterer Hebelstein (Jendritzki); Bossart zieht einen zu weit geöffneten Einschnitt zusammen und stellt danach die Hörnerluft neu ein. Klemmt der Hebelstein, ist der Einschnitt zu eng, und die Theorie der Uhrmacherei rät zum neuen Anker. Tatsächlich sollte man nicht versuchen, die Methode von Bossart zu imitieren, denn hochwertige Anker aus gehärtetem Stahl brechen und lassen sich nicht biegen. Jendritzkis Methode zusammen mit einer Nacharbeitung des Gabelausschnitts ist besser.

Unser Modell: 0,48° am Anker. Nachgerechnet sind das am Hebelstein, 3,05 mm vom Ankerdrehpunkt, rund 0,026 mm Spiel, im oberen Teil der Bulova-Spanne, und an der Unruh rund 1,5° Leerweg.

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Eingriffstiefe, also wie weit sich die Bahn des Hebelsteins und die Gabelecke überdecken: Sie muss größer sein als die Hörnerluft (Würzburger Meisterkurs). Ist sie zu knapp, kann der Hebelstein nach einem Stoß auf die Gabelecke treffen, statt in den Einschnitt zu gleiten. Gerade bei modernen Uhren mit Stoßsicherung kann ein solcher Fall vorkommen, denn die Unruh kann seitlich ausweichen und die Ellipse könnte aus dem Gabeleinschnitt herausgehoben werden, wenn dieser zu knapp ist.

Unser Modell zeigt einige interessante Zusammenhänge. Die ferne Gabelecke, also die Ecke der Flanke, die der zurückkehrende Hebelstein schieben muss, fasst er bei Anker am Begrenzungsstift 0,045 mm (Eingang) bzw. 0,041 mm (Ausgang) tief. Als Ankerwinkel sind das 2,27° und 2,04°. Vor der Einstellung waren es 2,71° und 3,20°, denn jeder Grad, um den man einen Begrenzungsstift öffnet, nimmt der Eingriffstiefe so viel, wie er der Hörnerluft gibt. Die nahe Gabelecke, die der Hebelstein nach einem Stoß treffen könnte, ragt erst bei 2,68° bzw. 2,91° Ankerweg zur Mitte in seine Bahn, knapp mehr als die Hörnerluft. Entscheidend ist die Sicherheit: Steht das Messer im Durchgang, fängt nach einem Stoß das Horn den Hebelstein, erst mit der Hornspitze, dann mit dem Hornbogen, nie mit der Gabelecke. Dabei bleiben mindestens 0,65° bzw. 0,54° Ruhe, kein Zahn kommt auf die Hebung, und solange der Anker am Horn liegt, fasst der Hebelstein die ferne Gabelecke sogar tiefer, 0,074 mm.

Auslösung aller Zähne

Phase 1 · Auslösung · Phase ansehen · Handgriff ansehen

Diese Probe zeigt, ob jeder Zahn an beiden Paletten frei abfällt. Man gibt nur wenig Kraft auf das Räderwerk und löst den Anker mit dem Daumen (Fingerlinge!) an der Unruh Zahn für Zahn aus, bis das Ankerrad einmal herum ist; bei 15 Zähnen sind das 30 Auslösungen (Pforzheimer Skript). Ohne Unruh geht es ebenso: Tippt man das Gabelende an, muss der Anker rasch auf die andere Seite springen und einen Zahn freigeben, und keine Palette darf auf der Ferse eines Zahns stehen bleiben (Smith). Besser noch ist die langsame Auslösung, indem man den Ankerstiel mit einer Messingpinzette führt, denn hier kann man den Auffallpunkt der Zähne vergleichen. Die Führung von Hand hat den Vorteil, dass man den Anker auch etwas im Rahmen seines Lagerspiels anheben kann, so deckt man auch Probleme durch schiefe Begrenzungsstifte auf – eine knappe Hemmung kann mit schiefen Begrenzungsstiften, die nach oben weiter offen sind als unten (Höhenspiel betreffend), durchaus in einer Höhe so eingestellt sein, dass sich die Hemmung verklemmen könnte, wenn die Uhr einen kräftigen Stoß im falschen Moment bekommt.

Befund und Ursache: Verkantet der Anker im Fall oder bleibt ein Zahn hängen, stimmt die Lage der Paletten nicht, oder das Ankerrad ist ungleich geteilt oder läuft unrund. Liegt es an den Paletten, werden sie geschoben (siehe Paletten schieben und Begrenzung verstellen). Ein unrundes Ankerrad ersetzt man.

Unser Modell löst an allen 15 Zähnen sicher aus. Ganz gleich sind die Zähne aber auch hier nicht: Das Ankerrad des Modells ist leicht oval (± 2 µm) und um ± 0,03° ungleich geteilt. Deshalb streuen die Werte schon am eingestellten Modell über eine Umdrehung des Ankerrads. Die Ruhetiefe liegt am Eingang zwischen 3,24° und 3,38°, am Ausgang zwischen 3,28° und 3,42°, und der Fall schwankt um gut 0,1° am Ankerrad. Die Werte, die wir sonst nennen (3,26°/3,36°), gelten für eine bestimmte Zahnpaarung und liegen innerhalb dieser Bereiche. Wie ein unrundes Ankerrad die Ruhe über eine Umdrehung wandern lässt, zeigt Form- und Lagefehler an Ankerrad, Anker, Gabel und Paletten.

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Im Fallaugenblick anhalten: Auffallruhepunkt, Fall, Gabelspiel

Phase 3 · Fall · Phase ansehen · Handgriff ansehen

Ein Handgriff liefert drei Befunde. Mit wenig Kraft im Räderwerk führt man die Unruh langsam mit dem Daumen (Fingerling!), verfolgt den Zahn über die Hebefläche und hält genau in dem Augenblick an, in dem er abfällt. In dieser Stellung liegt der Ankerstiel noch nicht am Begrenzungsstift an, und man kann alle drei Werte ablesen. Der Bulova-Lehrgang prüft bei festen Begrenzungsstiften genauso.

a) Auffallruhepunkt: Er muss an allen Zähnen und an beiden Paletten auf der Ruhefläche liegen, und kein Zahn darf auf die Hebefläche fallen (Pforzheimer Fragen). Nach der Werkstattregel beträgt die Auffallruhe ⅛ der Hebefläche.

b) Fall: Man prüft inneren und äußeren Fall, und zwar in der ungünstigsten Stellung, in der die Spitze eines Zahns der Abfallkante gegenübersteht. Beide sollen etwa gleich sein, nach Bossart um 1½° am Ankerrad, nach Jendritzki 1–3°. Beim Prüfen von Hand fehlt der Rückgang, den das Ankerrad im Lauf bei der Auslösung zusätzlich macht. Im Lauf ist der Fall deshalb noch kleiner, als man ihn von Hand sieht. Bei Zapfenspiel hält Bossart daher 0,02 mm Fall, gemessen am Umfang des Ankerrads, für zu wenig.

c) Gabelspiel im Fallaugenblick: Die Gabel lässt sich jetzt noch etwas hin und her bewegen, bis eine Gabelecke an der Vorder- oder Rückseite des Hebelsteins anliegt, ohne dass der Ankerstiel einen Begrenzungsstift berührt. Das Spiel muss auf beiden Seiten gleich sein, denn nur dann schwingt der Anker beiderseits gleich weit über die Mittellinie (Bulova-Lehrgang). Auf diesem Befund beruht die Palettenstein-Regel, siehe Gabelspiel im Fallaugenblick und die Palettenstein-Regel. In der Praxis führen wir die Unruh von Hand und wackeln mit einem langen Ölgeber sanft an einer Stelle, wo er keine Kratzer hinterlassen kann, zum Beispiel oben auf der Rubinpalette. So prüfen wir auch Messerluft und Hörnerluft.

Unser Modell: Die Auffallruhe beträgt 1,48° am Eingang und 1,68° am Ausgang, beides etwa ⅛ der Hebefläche. Der innere Fall beträgt 2,03°, der äußere 1,80° am Ankerrad, also etwas mehr als Bossarts 1½°. Das Gabelspiel im Fallaugenblick beträgt 0,90° beim Fall auf die Eingangspalette und 1,20° beim Fall auf die Ausgangspalette. Den Sollwert „beidseitig gleich“ verfehlt das Modell damit um 0,30°. Der Anker steht im Augenblick des Falls 4,9° bzw. 5,2° über der Mitte. Ändern lässt sich das nur über die Gegenpalette, denn die Begrenzungsstifte haben darauf keinen Einfluss.

Trifft ein Zahn die Hebefläche, ist die Auffallruhe zu knapp. Ursachen und Abhilfe stehen unter Grenzfälle: wenn der Zahn auf die Hebefläche fällt. Für verstellbare Begrenzungsstifte gibt es ein altes Verfahren, das „Begrenzen auf den Fall“. Es steht mit Anleitung im Kasten unter Die Begrenzung verstellen.

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Ruhetiefe und verlorener Weg

Phase 4 · verlorener Weg · Phase ansehen · Handgriff ansehen

Ruhetiefe und verlorenen Weg prüft man in einem Handgriff an beiden Paletten und über eine volle Umdrehung des Ankerrads.

Handgriff: Aus der Stellung im Augenblick des Falls dreht man die Unruh weiter von der Mittellinie weg (Pforzheimer Skript). Der Zug holt den Anker an den Begrenzungsstift, und der Zahn gleitet ein Stück tiefer auf die Ruhefläche. Dieser Weg des Ankers ist der verlorene Weg. Dann führt man die Unruh langsam zurück, und der Hebelstein dreht den Anker vom Begrenzungsstift weg, bis die Ferse an der Ruheecke steht. Der Weg, um den der Anker dabei gedreht wird, ist die Ruhetiefe. Mit dem Ölgeber allein lässt sich die Ruhetiefe bei eingebauter Unruh nicht prüfen, denn bevor der Zahn die Ruheecke erreicht, legt sich das Messer an die Sicherheitsrolle oder, nahe am Einschnitt, das Horn an den Hebelstein. Man muss den Anker also entweder vorsichtig am Stiel greifen und führen, oder besser wie beschrieben über die eingebaute Unruh.

Sollwert: Das Pforzheimer Skript nennt drei goldene Regeln. Alle Zähne fallen sicher auf die Ruhe, die Ruhetiefe ist an beiden Paletten gleich, und sie ist nicht tiefer als nötig, im Mittel ¼ der Hebefläche. Dieses Viertel, gemessen von Ecke zu Ecke, ist auch unsere Werkstattregel. Geprüft wird es nach Augenmaß, idealerweise unter dem Mikroskop. Falls kein Mikroskop vorhanden ist, mit der 10-fach Lupe. Gemessen wird nicht in Grad, denn so kleine Winkel sieht man nicht, eine Länge auf der Palette lässt sich dagegen gut abschätzen (Auffallruhepunkt, Ruhetiefe, verlorener Weg). Ob der verlorene Weg möglichst klein sein soll, ist ein alter Streitpunkt, siehe Was wirklich passiert: die Dynamik hinter der Zeitlupe.

Befund und Ursache: Eine ungleiche Ruhetiefe oder ein ungleicher verlorener Weg weist auf eine verstellte Palette oder auf einen schiefen Begrenzungsstift hin (Pforzheimer Fragen). Wandert die Ruhetiefe von Zahn zu Zahn, läuft das Ankerrad unrund. Die Korrektur steht unter Paletten schieben und Begrenzung verstellen.

Hier im 3D-Modell: Die Ruhetiefe beträgt 3,26° am Eingang und 3,36° am Ausgang, also ¼ der Hebefläche. Der verlorene Weg beträgt 1,78° und 1,68°, etwa die Hälfte der Ruhetiefe. Vor der Einstellung zeigte das Modell den Befund der Lernaufgabe vom Anfang von Teil 2: Die Ruhetiefe betrug 2,98°/2,34° und der verlorene Weg 1,22° am Eingang, aber nur 0,34° am Ausgang. Die Lösung steht unter Die Lernaufgabe gelöst: welche Palette, welche Richtung, wie viel.

Merksatz: Auffallruhe plus verlorener Weg ergibt die Ruhetiefe.

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Zugprobe

Den Zug misst man am Werktisch nicht, man prüft ihn (Pforzheimer Skript). Dazu hebt man den Anker mit dem Ölgeber innerhalb der Ruhe etwas vom Begrenzungsstift ab und lässt ihn los. Er muss an beiden Paletten sofort an den Begrenzungsstift zurückschnellen.

Der Bulova-Lehrgang verschärft die Probe. Man drückt das Messer an die Sicherheitsrolle, beobachtet dabei die Ruhe und lässt die Gabel schnell los. Der Zug muss das Messer sofort von der Sicherheitsrolle wegziehen und den Ankerstiel an den Begrenzungsstift legen. So prüft man aus der weitesten Stellung, die das Messer im Lauf zulässt. Das ist vor allem am Ausgang wichtig, denn dort wird der Zug zur Ruheecke hin schwächer (Bossart). Am Modell sinkt der Zugwinkel dort von 15,5° bei Anker am Begrenzungsstift auf 12,1° an der Ruheecke.

Befund und Ursache: Kommt der Anker träge oder gar nicht zurück, sind Paletten oder Zähne schmutzig oder rau, die Ruheecken der Zähne abgerundet, oder das Höhenspiel des Ankers ist zu groß. Nach Helwig liegt es meist an den Ruheecken des Ankerrads, und dann hilft nur ein neues. Dass das Ankerrad beim Abheben etwas zurückläuft, beweist allein noch keinen sicheren Zug, denn ob der Zug die Reibung überwindet, zeigt erst das Zurückschnellen des Ankers.

Den Zugwinkel selbst misst man mit dem Fadenkreuzmikroskop, siehe Der Zug genauer: wirksamer Zug, Reibungswinkel, Messung.

Merksatz: Aus jeder Lage innerhalb der Ruhe muss der Anker von selbst an den Begrenzungsstift zurückkehren. Ansonsten könnte das Messer an der Rolle der Unruh schleifen.

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Hörnerluft

Phase 5 · Ruhe und Ergänzungsbogen · Phase ansehen · Handgriff ansehen

Geprüft wird der Weg, um den sich der Anker vom Begrenzungsstift aus drehen lässt, bis ein Horn den Hebelstein berührt. Solange das Messer im Durchgang der Sicherheitsrolle steht, sichern die Hörner den Anker, denn sonst könnte ein Stoß kurz vor der Auslösung zum Ausschwingen führen.

Stellung und Handgriff: Die Unruh so weit drehen, dass der Hebelstein knapp außerhalb des Einschnitts vor dem Horn steht, also etwa um den halben Hebungswinkel plus 10°. Das Pforzheimer Skript nennt dafür 35–40° aus dem toten Punkt, was zu Werken mit rund 50° Hebungswinkel passt. Bei unserem Modell mit rund 35° Hebungswinkel sind es etwa 27–28°. Weil der Eingriff nicht genau mittig um den toten Punkt liegt, nimmt man je Seite genauer die Stelle, an der der Hebelstein die Gabel verlässt, und gibt 7–10° dazu. Im Modell verlässt er sie bei 19,9° bzw. 20,4°, die Prüfstellung liegt also bei rund 28°. Dann den Anker vom Begrenzungsstift wegbewegen, bis das Horn am Hebelstein anliegt, und das entlang der ganzen Hornlänge und an beiden Hörnern wiederholen. Dabei beobachtet man den Zahn auf der Ruhefläche.

Sollwert: Die Hörnerluft muss sicher kleiner sein als die Ruhetiefe, damit der Zahn bei anliegendem Horn noch auf der Ruhe steht (Pforzheimer Skript, Bossart). Sie muss aber mindestens so groß sein wie der verlorene Weg, denn der schnelle Hebelstein verlässt die Gabel, bevor der Anker am Begrenzungsstift liegt, und streift sonst das Horn (Bossart). Am Hornanfang ist sie am kleinsten, nach außen wird sie größer, und auf beiden Seiten soll sie gleich sein (Pforzheimer Skript). Innen ist sie höchstens so groß wie die Messerluft, am äußeren Hornende größer (Bossart, Theorie der Uhrmacherei). Die Theorie der Uhrmacherei setzt die mittlere Hörnerluft auf etwa die halbe Ruhetiefe. Für mich zählt die Funktion: In keiner Lage längs des Horns darf ein Zahn auf die Hebung kommen, und es muss ein kleiner Sicherheitswert bleiben. Deshalb messe ich die Hörnerluft nie nur an einer Stelle (Eingriffstiefe).

Befund und Ursache: Ist die Hörnerluft zu groß, bringt ein Stoß den Zahn auf die Hebefläche. Dann presst das Horn gegen den Hebelstein und bremst die Unruh (Läuft liegend, steht am Arm: Verkeilen). Blockiert die Hemmung schon bei der Prüfung, ist die Ruhe zu klein. Reibt der Hebelstein trotz richtiger Hörnerluft am Horn, ist oft die Ruheecke der Palette abgerundet (Bossart). Ändert sich das Spiel, während der Hebelstein am Horn vorbeigeht, sitzt der Hebelstein schief. Die Hörnerluft darf man nicht mit dem Gabelspiel im Fallaugenblick verwechseln, das Brinkmann ebenfalls Hörnerluft nennt (Begriffe, die oft verwechselt werden). Die Korrektur steht unter Messer und Hörner nachstellen.

Unser 3D-Modell: Die Hörnerluft beträgt 2,58° am Eingang und 2,79° am Ausgang, gemessen bei einer Unruhstellung von 23°, also kurz nachdem der Hebelstein die Gabel verlassen hat. Bei 28° sind es 2,54° bzw. 2,75°, entlang des ganzen Horns 2,49–2,61° bzw. 2,71–2,82°. Damit ist sie überall kleiner als die Ruhetiefe (3,26°/3,36°) und größer als der verlorene Weg (1,78°/1,68°). Liegt das Horn am Hebelstein an, bleiben mindestens 0,65° bzw. 0,54° Ruhe. Von drei Lehrbuchregeln weicht das 3D-Modell ab: Die Hörnerluft ist größer als die halbe Ruhetiefe, sie liegt überall über der Messerluft (1,90°/2,12°), und sie nimmt nach außen leicht ab statt zu, am Eingang von 2,61° auf 2,49°, am Ausgang von 2,82° auf 2,71°. Der Unterschied ist klein, zeigt aber, warum man die Hörnerluft entlang des ganzen Horns prüft, denn wo sie am kleinsten ist, bestimmt die Form von Horn und Hebelstein. Warum die Hemmung trotzdem sicher ist, steht unter Die Leiter der Sicherheiten und die Prellgrenze.

Merksatz: Die Hörnerluft liegt zwischen verlorenem Weg und Ruhetiefe.

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Messerluft

Phase 5 · Ruhe und Ergänzungsbogen · Phase ansehen · Handgriff ansehen

Geprüft wird der Weg, um den sich der Anker vom Begrenzungsstift aus drehen lässt, bis das Sicherheitsmesser die Sicherheitsrolle berührt. Im Ergänzungsbogen sorgt das Messer dafür, dass der Zahn bei einem Stoß auf der Ruhefläche bleibt.

Stellung und Handgriff: Die Unruh um mehr als 90° drehen, sodass der volle Rand der Sicherheitsrolle vor dem Messer steht. Dann den Ankerstiel vom Begrenzungsstift wegbewegen, bis das Messer an der Sicherheitsrolle anliegt. Das wiederholt man an drei Stellen der Sicherheitsrolle (90°, 180°, 270°) und von beiden Begrenzungsstiften aus (Pforzheimer Skript). Kritisch ist die Lage „Unruh über dem Anker“ (Jendritzki).

Sollwert: Die Messerluft muss rundum vorhanden, beidseitig gleich und kleiner als die Ruhetiefe sein. Drückt man das Messer an die Sicherheitsrolle, steht der Zahn noch sicher auf der Ruhe (Bulova-Lehrgang). Ich stelle das Messer so ein, dass die Hemmung immer funktioniert: Es darf nie schleifen, muss aber so lang sein, dass der Zahn die Ruhefläche nicht verlassen kann, wenn man den Anker hin- und herbewegt. Die Messerluft halte ich schön klein, aber deutlich, denn auch am Anfang der Auslösung arbeitet das Messer noch mit. Entscheidend ist die geprüfte Funktion, nicht der Lehrbuchwert.

Streitpunkt: Helwig und die Theorie der Uhrmacherei verlangen, dass bei anliegendem Messer etwa die halbe Ruhe bleibt. Die Pforzheimer Fragen setzen die Messerluft auf etwa 1° ab der Auffallruhe, vom Begrenzungsstift gemessen also verlorener Weg plus 1°. Am Modell wären das 2,78°/2,68° mit 0,48° bzw. 0,68° Restruhe. Der Zahn bliebe auf der Ruhe, und die Messerluft bliebe größer als der verlorene Weg, wie es aus Bossarts Regeln folgt. Die halbe Ruhe dagegen ließe am Eingang nur 1,63° Messerluft, weniger als der verlorene Weg von 1,78°.

Nach dem Einstellen von Paletten und Begrenzungsstiften blieben am frisch konstruierten 3D-Modell bei anliegendem Messer zunächst nur 0,25° bzw. 0,13° Ruhe. Hätte man das Messer nur vorgesetzt, hätte es im Durchgang der Sicherheitsrolle gestreift. Deshalb wurde der Durchgang tiefer freigeschnitten und das Messer um 0,040 mm vorgesetzt. An echten Sicherheitsrollen ist der Durchgang ohnehin deutlicher ausgeschnitten. Jetzt beträgt die Messerluft 1,90°/2,12° und die Restruhe 1,36° bzw. 1,24°, rund 0,4 der Ruhetiefe. Den ganzen Weg zeigt Die Lernaufgabe gelöst: welche Palette, welche Richtung, wie viel. Verlängert man ein Messer, muss man also immer auch den Durchgang prüfen, denn dessen Grund darf das Messer nie berühren (Bossart).

Merksatz: Liegt das Messer an der Sicherheitsrolle, steht der Zahn sicher auf der Ruhe. Eingestellt wird die Messerluft zuletzt, siehe Messer und Hörner nachstellen.

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Abfall ohne Zeitwaage und Funktionsproben

Ein Werk ist im Abfall, wenn im toten Punkt der Hebelstein auf der Linie Unruh–Anker liegt und der Ankerstiel mittig zwischen den Begrenzungsstiften steht (Bossart). Ohne Zeitwaage prüft man das mit der Unruh ohne Spirale. Man dreht die Unruh, bis ein Zahn die Eingangspalette verlässt, und markiert am Reif gegenüber der Klötzchenmitte die Marke A. In der Gegenrichtung dreht man bis zum Abfall an der Ausgangspalette und markiert die Marke B. Dann setzt man die Spirale so auf, dass das Klötzchen auf der Mitte C zwischen beiden Marken steht. Vor jeder Arbeit an der Unruh markiert man die Stellung im toten Punkt.

Korrigiert wird der Abfall bei alten Uhren vor 1950 durch Verdrehen der Spiralrolle oder bei allen modernen Uhren am verdrehbaren Klötzchenträger. Nach alter Regel muss bei schwach gespannter Zugfeder die Unruh nach beiden Seiten auslösen (Jendritzki). Man führt sie mit dem Putzholz oder dem Fingerling, bis der Zahn gerade abfällt, und lässt sie los. Dann muss sie von selbst auch auf der Gegenseite auslösen. Ist dies gegeben, wurde der Abfall als ausreichend betrachtet. Bei modernen Zeitwaagen wird der Abfall heute in Millisekunden angezeigt, dann können wir uns nach Toleranzen der Hersteller richten. Bei modernen Uhren kann man als Faustregel kleiner als 0,6 ms anstreben, mit festem Klötzchen sind hingegen unter 1,2 ms bereits sehr gut und bis zu 6 ms tolerabel.

Aber Vorsicht: Hängend ändert sich durch das Lagerspiel immer etwas der Abfall. Weger lehnt es ausdrücklich ab, ihn über die Begrenzungsstifte oder durch Retusche an der Spirale wegzuschönen.

Streitpunkt: Nach der Regel soll der Abfall so klein sein, wie der Hersteller es verlangt (Grenzwerte unter Was die Zeitwaage misst und welche Werte gelten). Heffels berichtet dagegen von Observatoriums-Chronometern, bei denen der Regleur bewusst einen kleinen Rest stehen ließ, weil er damit ein größeres Problem ausschaltete. Eine Prüfungsfrage der Handwerkskammer greift das auf und fragt nach einem Abfall, der in einer Lage gezielt kleiner gehalten wird.

Zum Schluss folgen die Funktionsproben. Die erste macht man noch vor dem Einsetzen des Ankers, die übrigen am eingestellten Werk:

• Freilauf des Räderwerks: Ohne Anker und mit leicht aufgezogener Zugfeder läuft das Räderwerk ab, und am Ende muss das Ankerrad kurz zurückpendeln. Daran erkennt man ein frei laufendes Räderwerk (Bulova-Lehrgang, ebenso ETA vor dem Einsetzen des Ankers).

• Anhalten auf der Ruhefläche: Bei Vollaufzug darf es bei Taschenuhren und bei Armbanduhren über 24 mm nicht gelingen, die Uhr mit dem Zahn auf der Ruhefläche anzuhalten. Nach 24 Stunden Gangdauer darf es bei keiner Uhr gelingen (Theorie der Uhrmacherei). Die Ursachen stehen unter Stillstand auf der Ruhe- oder der Hebefläche.

• Selbstanlauf: Die Zugfeder nur um 2–3 Sperrradzähne spannen, die Unruh in die Stellung „Anhalten auf der Hebefläche“ bringen, festhalten und waagrecht weiter aufziehen. Kleine Uhren laufen nach 4–5 Sperrradzähnen von selbst an, mittlere nach einer halben, große nach ein bis zwei Federumdrehungen (Theorie der Uhrmacherei).

• Messer an der Sicherheitsrolle (nur alte Taschenuhren): Das Messer an die Sicherheitsrolle drücken oder das Räderwerk rückwärts drücken und dabei die Unruh hin und her drehen. Nichts darf hängen bleiben. Bleibt der Hebelstein an der Hornspitze hängen, ist die Messerluft zu groß (Bossart, Bulova-Lehrgang). Die Probe stellt nach, was beim Rückwärtsrichten der Zeiger geschieht.

• Prellen: Liegend bei Vollaufzug darf der Hebelstein nicht außen an die Hörner schlagen (Klopfen, Prellen, Ausschwingen). Wo die Grenze liegt, steht unter Die Leiter der Sicherheiten und die Prellgrenze.

Paletten schieben und Begrenzung verstellen

Hier liegt das Herzstück der Werkstattarbeit an der Hemmung. Am Ende dieses Kapitels lässt sich die Lernaufgabe lösen. Unser Modell hatte vor der Einstellung am Eingang 1,22° verlorenen Weg, am Ausgang aber nur 0,34°. Welche Palette ändern wir, in welche Richtung und wie weit?

Dazu gehört eine typische Prüfungsfrage: Die Auffallruhe ist zu knapp. Wie ändert man sie, und was geschieht dabei an der Gegenpalette? Wir beobachten und erklären zuerst, probieren dann selbst aus, gehen die Werkstattpraxis mit ihren Grenzfällen durch und lösen zum Schluss die Lernaufgabe. Alle Winkel sind in Ankergrad angegeben, wenn nichts anderes dabeisteht. Die genauen Zahlen für Meisterschüler stehen unter Palettenschieben in Zahlen.

Heraus heißt tiefer

Die Paletten sitzen in Schlitzen der Ankerarme und sind klassisch mit Schellack befestigt, also mit einem Naturharz, das bei Wärme weich wird. Deshalb verschiebt man sie nur unter Erwärmung. Auch moderne Uhren lassen sich unter Wärmeanwendung schieben, auch wenn heutzutage spezielle Klebstoffe und kein Naturschellack in der Industrie verwendet werden. Schiebt man eine Palette weiter aus dem Schlitz heraus, ragt sie weiter ins Ankerrad, und die Ruhe wird tiefer. Schiebt man sie hinein, wird die Ruhe seichter.

Die Pforzheimer Ausbildungsunterlage zeigt das in einer Skizze. Druck auf das hintere Ende der Palette vertieft die Ruhe, Druck auf die Seite der Hebefläche macht sie seichter, und ob sich die Palette bewegt hat, sieht man am Spalt hinten im Schlitz. Im Würzburger Meisterkursskript heißt es „nach außen“ und „nach innen“, bei Bossart „herausziehen“ und „hineinschieben“. Den Ausdruck „zu tief eingeschoben“ sollte man meiden, denn er kann beides bedeuten. Am Palettenschieber weiter unten bedeutet ein Plus am Palettenregler, dass die Palette herausgeschoben wird.

Eine rätselhafte Beobachtung und zwei Fragen

Beginnen wir mit einem Versuch am Modell vor der Einstellung. Wir ziehen nur die Ausgangspalette 0,01 mm heraus und lassen alles andere, wie es ist. Dass am Ausgang Ruhetiefe und Auffallruhe um je 0,32° wachsen, war zu erwarten. Aber auch am Eingang wächst die Auffallruhe um 0,26°, obwohl dort niemand etwas angefasst hat. Und der verlorene Weg am Eingang wird um genau denselben Betrag kleiner. Warum?

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Die Antwort steckt in zwei Fragen, die man sich bei jedem Eingriff stellen kann.

Wo landet der Zahn? Im Augenblick des Falls verlässt ein Zahn die eine Palette, und ein anderer Zahn fällt auf die andere. In diesem Augenblick steht der Anker genau dort, wo die Hebung an der ersten Palette endet. Steht die Ausgangspalette weiter heraus, reicht ihre Abfallkante tiefer ins Ankerrad. Der Zahn verlässt sie dadurch später, der Anker hat sich bis dahin weiter gedreht, und die Eingangspalette steht tiefer im Ankerrad, wenn ein anderer Zahn auf sie fällt. Die Auffallruhe hängt deshalb an beiden Paletten, an der eigenen und an der Gegenpalette, die kurz zuvor einen Zahn freigegeben hat.

Wo bleibt hierbei der Anker stehen? Der Zug zieht ihn bis an den Begrenzungsstift. Die Ruhetiefe, mit der der Zahn dann auf der Ruhefläche liegt, bestimmen deshalb nur dieser Begrenzungsstift und die eigene Palette. Die Palette auf der Gegenseite hat darauf keinen Einfluss.

Der verlorene Weg ist der Unterschied zwischen beiden, also Ruhetiefe minus Auffallruhe. Bleibt die Ruhetiefe am Eingang gleich und wächst dort die Auffallruhe, muss der verlorene Weg schrumpfen. Damit ist die Beobachtung erklärt.

Daraus folgt die Kernregel. Schiebt man eine Palette heraus, wird die Auffallruhe auf beiden Seiten größer, die Ruhetiefe nur auf der eigenen Seite, und der verlorene Weg wird nur auf der Gegenseite kleiner. Schiebt man sie hinein, wirkt alles umgekehrt. Ein Begrenzungsstift ändert die Auffallruhe dagegen nicht, denn der Zahn ist längst gelandet, wenn der Ankerstiel den Begrenzungsstift erreicht. Er ändert Ruhetiefe, verlorenen Weg, Hörnerluft und Messerluft seiner Seite, und zwar alle im selben Maß. Die Messerluft bleibt beim Palettenschieben gleich, denn sie wird vom Begrenzungsstift aus gemessen.

In der Sache sind sich die Quellen fast einig. Bossart schreibt, dass beim Herausziehen einer Palette die Ruhe auch an der anderen Palette größer wird. Wilkinson und die Lehrhefte der Bulova School führen dasselbe in ihren Regeln, und bei Jendritzki hängt der verlorene Weg von der Lage der Palette auf der anderen Seite ab. Nur eine Stelle im Würzburger Meisterkursskript ordnet den kleineren verlorenen Weg der geschobenen Seite zu. Das Modell, die Pforzheimer Tabelle und die übrigen Quellen zeigen dagegen eindeutig, dass er auf der Gegenseite kleiner wird.

Als Faustregel für unser Modell kann man sich merken, dass 0,01 mm an der Palette rund ⅓° am Anker ausmachen. An der Unruh ist es wegen der Gabelübersetzung von etwa 3 rund 1°.

Merksatz: Die Palette ändert die Auffallruhe beider Seiten und die Ruhetiefe der eigenen Seite. Der Begrenzungsstift ändert nur Ruhetiefe, verlorenen Weg, Hörnerluft und Messerluft seiner Seite. Der verlorene Weg ist immer der Unterschied zwischen Ruhetiefe und Auffallruhe.

Selbst ausprobieren: der Palettenschieber

Am besten probiert man die Kernregel selbst aus. Der Palettenschieber zeigt beide Paletten und den Ankerstiel am Begrenzungsstift, darunter die Werte beider Seiten. Jede Palette lässt sich in Schritten von 0,005 mm verschieben und jeder Begrenzungsstift um bis zu 0,5° verstellen. Ein Geisterbild zeigt dazu die Einstellung nach der Werkstattregel. Läuft die Hemmung nicht mehr, meldet das Programm das Fehlerbild, etwa „blockiert“ oder „Zahn fällt auf die Hebefläche“.

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Bei den fünf Aufgaben lohnt es sich, das Ergebnis erst vorherzusagen, es dann auszuprobieren und zum Schluss zu erklären.

Die Begrenzung verstellen

Dieser Abschnitt gilt nur für Werke mit verstellbarer Begrenzung, vor allem für Taschenuhren und ältere Werke. Heute sind feste Anschläge die Regel: Das Genfer Siegel verlangt zwei feste Anschläge und schließt Begrenzungsstifte ausdrücklich aus, fast alle Hersteller heute begrenzen den Anker an der Ankerbrücke, und in Datenblättern der Rohwerkhersteller steht teils ausgeschrieben „échappement avec butées fixes“. Bei fester Begrenzung bleiben normalerweise nur das Schieben der Paletten und der Tausch von Bauteilen, und deshalb zeigt die Lernaufgabe beide Wege. Gibt es gar keine andere Möglichkeit und ist kein Ersatzteil erhältlich, kann man die Begrenzung zur Rettung der Uhr sehr vorsichtig durch Punzieren oder Feilen korrigieren, wenn man diese Arbeit höchst präzise beherrscht.

Richtet man einen Begrenzungsstift nach innen, also zur Mittellinie hin, werden Ruhetiefe, verlorener Weg, Hörnerluft und Messerluft dieser Seite kleiner. Der Hebelstein greift dann tiefer in den Einschnitt, und die Auslösung wird leichter. Richtet man ihn nach außen, wirkt alles umgekehrt, und die Auffallruhe bleibt in beiden Fällen gleich. Am Modell wurden die Begrenzungsstifte am Eingang um 0,45° und am Ausgang um 1,20° geöffnet. Solange das Messer noch nicht nachgestellt war, wuchs die Messerluft dabei fast genau um denselben Betrag, von 2,57°/2,07° auf 3,01°/3,23°. Ob der Zug beim Öffnen der Begrenzung stärker wird, wie die Pforzheimer Unterlage und das Würzburger Skript lehren, klärt Der Zug genauer.

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Der Begrenzungsstift sollte senkrecht stehen. Ein schräg stehender Begrenzungsstift begrenzt den Anker je nach Höhenspiel an einer anderen Stelle, und die Uhr geht in den Lagen Zifferblatt oben und Zifferblatt unten verschieden. Smith richtet ihn deshalb zweimal rechtwinklig, damit die Anlagefläche senkrecht bleibt. Exzenterstifte, die man dreht statt richtet, ersparen das. Öl bekommen Begrenzungsstifte nie, denn schon ein klebriger Belag hält den Anker fest. Es ist sogar empfehlenswert, sich anzugewöhnen, bei jeder Reinigung des Uhrwerks die Ankerbegrenzung mit dem Putzholz zu säubern, denn es gibt ungewöhnliche Verschmutzungen an dieser Stelle, die klebend wirken können und die unter 40-facher Vergrößerung als schwarze Pünktchen sichtbar werden.

Gut zu wissen: Im Boley-Katalog findet sich ein Richtwerkzeug, mit dem man Begrenzungsstifte richten kann, ohne Unruhkloben und Unruh abzunehmen.

Umstritten ist, ob man die Messerluft über die Begrenzungsstifte korrigieren darf. Nach der Pforzheimer Unterlage darf man das nie. Das Würzburger Meisterkursskript nennt die Begrenzungsstifte als zweite Möglichkeit, und Bossart stellt das Spiel zwischen Hebelstein und Hörnern über die Begrenzungsstifte ein. Schultz schildert schon 1903, wohin das führen kann: Die Begrenzung wird enger gestellt, das Messer klemmt an der Sicherheitsrolle, man kürzt es, und die Uhr setzt später aus. Aus der Kernregel folgt eine klare Abgrenzung: Die Begrenzung ist nur dann der richtige Ort für die Korrektur, wenn Hörnerluft, verlorener Weg und Messerluft einer Seite gemeinsam falsch sind.

Ein historisches Verfahren ist das Begrenzen auf den Fall. Für Werke mit Exzenterstiften leiten die Lehrhefte der Bulova School dabei die Begrenzung direkt aus den Paletten ab. Das Verfahren ergibt andere Verhältnisse als unsere Werkstattregel und läuft in vier Schritten ab:

1. Man nimmt die Unruh heraus und dreht einen Begrenzungsstift nahe an die Mittellinie. Der Zug hält den Anker dabei am Begrenzungsstift.

2. Dann dreht man den Begrenzungsstift zurück, bis der Zahn gerade von der Gegenpalette abfällt. Die Ruhetiefe ist jetzt gleich der Auffallruhe, nach Bulova etwa ¼ der Breite der Hebefläche.

3. Den anderen Begrenzungsstift stellt man ebenso. Über eine Umdrehung des Ankerrads geht die Gabel dann auf beiden Seiten gleich weit von der Mittellinie weg. Die Messerluft ist mit eingesetzter Unruh kaum merklich, höchstens ½°, bei tieferer Ruhe bis 1°.

4. Zum Schluss öffnet man beide Begrenzungsstifte, bis die Ruhetiefe um etwa ⅓ gewachsen ist. Dieser Zuwachs ist der verlorene Weg.

Merksatz: Sind Hörnerluft, verlorener Weg und Messerluft einer Seite gemeinsam falsch, liegt es am Begrenzungsstift. Ist nur die Messerluft falsch, liegt es am Messer.

Eine Palette oder beide? Der Entscheidungsweg

Für die Entscheidung gelten drei goldene Regeln aus der Pforzheimer Ausbildung. Erstens fallen alle Zähne sicher auf die Ruhe. Zweitens ist die Ruhetiefe auf beiden Seiten gleich. Drittens ist sie nicht größer als nötig. Als Maß gilt bei uns ein Viertel der Länge der Hebefläche (Werkstattregel).

Schiebt man beide Paletten gleich weit, bleiben Gabelstellung und Abfall, wie sie sind. Schiebt man nur eine, wandert die Mittellage des Ankers, und danach muss man den Abfall neu stellen. Die Gabel zu richten, ist bei hochwertigen Ankern aus gehärtetem Stahl keine Lösung, denn sie brechen und lassen sich nicht biegen. Welche Palette man schiebt, entscheiden nach Bossart Zug und Fallverteilung. Ist der Zug an der Eingangspalette groß, zieht man eher die Ausgangspalette heraus. Ist der innere Fall kleiner als der äußere, zieht man eher die Eingangspalette heraus. Wie man die Palette nach dem Gabelspiel im Fallaugenblick wählt, steht unter Gabelspiel im Fallaugenblick und die Palettenstein-Regel. Als Grundeinstellung gilt: Steht der Anker in der Mitte, liegen die Fersen der Zähne etwa auf der Mitte der Palettenhebeflächen.

Offen ist ein Fall, bei dem Lehrbuch und Modell nicht ganz übereinstimmen, nämlich ungleiche Auffallruhe bei gleichem verlorenem Weg. Nach dem Würzburger Meisterkursskript lässt sich das durch Schieben nicht ausgleichen, denn der Hebeflächenwinkel stimmt nicht, und es braucht eine neue Palette. Auch Bossart rät bei ungleicher Ruhe, die Palette zu tauschen oder vom Steinschleifer nachschleifen zu lassen. Das Modell vor der Einstellung zeigt dagegen, dass eine Palette die beiden Auffallruhen nicht ganz gleich stark ändert. Je 0,01 mm ändert die Ausgangspalette die Auffallruhe auf der eigenen Seite um 0,30 bis 0,32° und auf der Gegenseite um 0,26°, und die Eingangspalette ändert sie auf der eigenen Seite um 0,30° und auf der Gegenseite um 0,36°. Schiebt man deshalb die Ausgangspalette 0,01 mm und die Eingangspalette etwa 0,007 mm hinein, wachsen beide verlorenen Wege um rund 0,25°, und die Auffallruhe sinkt am Ausgang um knapp 0,1° stärker als am Eingang. Am eingestellten Modell addieren sich die Wirkungen fast genau: Die Auffallruhe sinkt am Eingang um 0,46° und am Ausgang um 0,56° (von 1,48°/1,68° auf 1,02°/1,12°), der verlorene Weg wächst auf beiden Seiten um 0,26°, und der Unterschied der Auffallruhen sinkt von 0,20° auf 0,10°. Der Gewinn ist also klein, denn für 0,1° Ausgleich verschiebt man beide Auffallruhen um rund ein halbes Grad. Einen deutlichen Unterschied behebt man deshalb weiterhin wie im Lehrbuch, mit einer neuen oder nachgeschliffenen Palette.

Grenzfälle: wenn der Zahn auf die Hebefläche fällt

Wie weit darf man schieben, bevor die Hemmung versagt? Vor der Einstellung, mit 1,22° und 0,34° verlorenem Weg, lief unser Modell nur, wenn man beide Paletten zusammen um höchstens knapp 0,03 mm hineinschob oder um höchstens knapp 0,01 mm herauszog. Der Spielraum betrug also knapp 0,04 mm. Nach der Werkstattregel reicht er von knapp 0,025 mm hinein bis 0,045 mm heraus, zusammen knapp 0,07 mm.

Die Grenze nach innen hängt an der Auffallruhe, und die ändern die Begrenzungsstifte nicht. Nach der Einstellung rückt diese Grenze sogar etwas näher, weil die Paletten schon 0,005 mm weiter drinstehen. Die Grenze nach außen hängt am verlorenen Weg, und der ist am Ausgang von 0,34° auf 1,68° gewachsen. Hier zeigt sich, dass der verlorene Weg eine Reserve ist.

(a) Paletten zu weit hinein. Die Auffallruhe geht auf beiden Seiten gegen null. Ab der Grenze fällt der Zahn nicht mehr auf die Ruhefläche, sondern direkt auf die Hebefläche der anderen Palette. Dann will das Ankerrad den Anker zurückschieben, ohne dass die Unruh ihn ausgelöst hat. Ob der Anker umschlägt, entscheiden Hörner und Sicherheitsrolle, und in unserem Modell verhindern sie es. Der Hebelstein steckt beim Auffallen noch im Einschnitt, der Zahn drückt die Gabelecke gegen ihn, und die Unruh muss den Anker auf ihrem Weg nach außen an der Innenseite des Horns zurückschieben. 0,005 mm hinter der Grenze dreht sie das Ankerrad dabei um 0,6 bis 0,9° zurück und verliert Schwingungsenergie. Bei etwa 33° Unruhwinkel erreicht der Hebelstein die Hornspitze und hält den Anker dort kurz fest. Ab etwa 38° schiebt die Sicherheitsrolle das Messer und damit den Anker so weit zurück, dass der Zahn über die Ruheecke zurück auf die Ruhefläche kommt, und bei rund 40° liegt der Anker wieder am Begrenzungsstift. Die Halbschwingung endet also gebremst, aber ohne Umschlagen. Stehen die Paletten so weit hinein, dass die Ruhetiefe kleiner wird als die Messerluft, im Modell ab etwa 0,04 mm, hilft auch diese Sicherung nicht mehr. Der Zahn bleibt dann auf der Hebefläche, das Messer schleift im ganzen Ergänzungsbogen an der Sicherheitsrolle, und auf dem Rückweg drückt das Ankerrad die Gabel schon gegen den Hebelstein, bevor dieser auslöst. Nach der Beschreibung des Zeitwaagenherstellers Witschi zeigt der Schlag auf dem Scope dann nur zwei statt drei Pakete. Abhilfe schafft man, indem man die Paletten herausschiebt. Dasselbe Bild entsteht bei zu kurzen Paletten, zu großem Abstand zwischen Ankerrad und Anker, zu viel Zapfenluft oder einem unrunden Ankerrad (ältere Uhren). Dann hilft Schieben nur begrenzt, und Lager, Ankerrad oder Anker müssen instand gesetzt oder getauscht werden.

Das Modell rechnet ohne Massenträgheit. In der Praxis gibt es das Umschlagen aber durchaus. Schön zu sehen ist es meist bei Taschenuhren mit schwerer Unruh, die dann nur noch mit wenigen Grad Amplitude schwingt. Bei heutigen Kleinuhren lässt es sich kaum provozieren, vielleicht wegen Unterschieden im dynamischen Fall. Im Lauf prellt der Zahn außerdem beim Auffallen (Was wirklich passiert), und die Pforzheimer Unterlage warnt, dass er dabei kurz auf die Hebefläche springen kann.

Aber Vorsicht vor dem Zwischenfall: Statisch, also langsam von Hand geführt, fällt der Zahn auf die Hebefläche, im Lauf landet er aber gerade noch auf der Ruhefläche, und die Uhr geht. So darf man nicht einstellen. Ich spekuliere nicht auf Funktion, denn jeder Zahn muss schon beim langsamen Führen sicher auf die Ruhefläche fallen. Stellt man nahe an der Grenze ein, verschenkt man die Reserve.

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(b) Paletten zu weit heraus. Die Ruhe wird zu tief. Die Unruh muss bei jeder Auslösung mehr Arbeit gegen den Zug verrichten und verliert dadurch mehr Energie. Die Amplitude sinkt, und die Uhr geht nach, am stärksten in den hängenden Lagen, wo die Amplitude ohnehin kleiner ist. Im schlimmsten Fall bleibt die Uhr auf der Ruhe stehen, weil die Unruh den Anker nicht mehr auslösen kann. Auf dem Scope liegen die ersten beiden Pakete dann weit auseinander, wie im Scope-Bild „Ruhe zu stark“. Das Witschi-Bild „Auslösung zu stark“ mit kräftigen, dicht beieinanderliegenden ersten Paketen zeigt dagegen einen anderen Fehler. Zugleich schrumpft auf der Gegenseite der verlorene Weg. Deshalb lag die Grenze vor der Einstellung schon bei knapp 0,01 mm.

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(c) Kein verlorener Weg mehr. Steht die Gegenpalette zu weit heraus oder der Begrenzungsstift zu eng, liegt der Zahn noch auf der Hebefläche, wenn der Ankerstiel den Begrenzungsstift erreicht. Der Zahn kann dann nicht abfallen. Auf dem Rückweg schiebt die Unruh das Ankerrad zurück, im Modell je Halbschwingung um rund 10°, und danach treibt das Ankerrad wieder vor. Es pendelt hin und her und kommt nicht weiter. Die Hemmung fängt sich, sie blockiert also. Vor der Einstellung genügte dafür schon, die Eingangspalette 0,01 mm herauszuziehen oder die Begrenzung auf beiden Seiten um 0,5° enger zu stellen. Nach der Werkstattregel reicht der verlorene Weg am Ausgang, bis die Eingangspalette gut 0,045 mm herausgezogen ist. Erst dann blockiert die Hemmung. Die Ausgangspalette darf sogar bis 0,07 mm heraus, weil sie den verlorenen Weg am Eingang langsamer aufzehrt. Über die Begrenzung blockiert die Hemmung erst, wenn diese auf beiden Seiten 1,74° enger steht (der Begrenzungsstift am Ausgang allein ebenfalls 1,74°, der am Eingang allein 1,84°), also fast genau um den verlorenen Weg der jeweiligen Seite.

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(d) Begrenzungsstift zu weit. Ruhetiefe und verlorener Weg dieser Seite wachsen über die Werkstattregel hinaus. Die Ruhe wird zu tief, die Auslösung schwer, und die Unruh verliert bei jeder Auslösung mehr Energie. Hörnerluft und Messerluft wachsen im selben Maß mit, am Modell fast genau um den Weg, um den der Begrenzungsstift geöffnet wurde. Die Restruhe, also die Ruhe, die bei anliegendem Messer oder Horn noch bleibt, ändert sich deshalb nicht. Knapp werden kann dagegen die Eingriffstiefe des Hebelsteins gegenüber der Hörnerluft, denn nach den Lehrbüchern trifft der Hebelstein auf dem Rückweg umso eher die Gabelecke, je weiter der Begrenzungsstift steht. Am Modell mit 1,0° zu weitem Begrenzungsstift am Eingang fängt bei einem Stoß im Ergänzungsbogen zuerst das Messer an der Sicherheitsrolle den Anker ab. Steht das Messer im Durchgang, also solange die Unruh weniger als 38,5° von der Mittellage entfernt ist, fängt das Horn den Hebelstein, erst mit der Spitze und ab etwa 33° mit dem Hornbogen, mindestens 0,17 mm neben der Gabelecke. Die Gabelecke selbst trifft der Hebelstein nie. Die Restruhe beträgt am Messer weit draußen im Ergänzungsbogen rund 1,4° und kurz vor dem Durchgang noch 0,77°. Auf dem Rückweg am Horn beträgt sie mindestens 0,68°, sogar etwas mehr als beim richtig stehenden Begrenzungsstift (0,65°). Knapper wird es auf dem gewöhnlichen Rückweg ohne Stoß: Der Hebelstein fasst die ferne Gabelecke nur noch 0,028 statt 0,045 mm tief, als Ankerwinkel 1,3° statt 2,3°, bei einer Hörnerluft von 3,56°. Kein Zahn kommt dabei auf die Hebung. Die Funktion bleibt erhalten, nur der Eingriff wird flacher (Eingriffstiefe).

Nach den Fehlertabellen bei Bossart und in der Theorie der Uhrmacherei führt eine zu weite Begrenzung dagegen dazu, dass die Hörnerluft kleiner ist als der verlorene Weg und das Horn streift. Bossart begründet das mit der schnellen Unruh am Ende der Hebung: Der Hebelstein verlässt die Gabel, bevor der Anker den verlorenen Weg beendet hat. Unser Modell bestätigt nicht, dass ein zu weiter Begrenzungsstift allein dazu führt, auch nicht mit 1,0° zu weitem Begrenzungsstift am Eingang. Im Modell ändert der Begrenzungsstift Hörnerluft und verlorenen Weg im Verhältnis 1 : 1, und ihr Unterschied hängt an Horn, Hebelstein und der Lage beim Auffallen. Allerdings rechnet das Modell ohne Massenträgheit und kann Bossarts Begründung mit der schnellen Unruh deshalb nicht prüfen.

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Davon abgrenzen muss man eingelaufene Hebeflächen, denn eine Laufspur im zweiten und dritten Drittel der Palette ist kein klassischer Hemmungsfehler (Kein Fehler: der verspätete Antrieb).

Messer und Hörner nachstellen

Fast alle Lehrbücher stellen zuerst die Ruhe und erst zuletzt das Sicherheitsmesser ein (Zwei Schulen). Schiebt man die Paletten, ändert sich die Ruhetiefe, die Messerluft aber nicht, und damit ändert sich auch die Restruhe, also die Ruhe, die bei anliegendem Messer noch bleibt. Verstellt man dagegen die Begrenzungsstifte, ändern sich Ruhetiefe und Messerluft im selben Maß. Erst wenn Paletten und Begrenzungsstifte stimmen, weiß man deshalb, wie lang das Messer sein muss.

Bei der Messerluft gibt es drei Fälle. Ist sie auf beiden Seiten verschieden groß, richtet man das Messer oder zieht es einseitig ab. Ist sie zu groß, verlängert man das Messer, indem man es weiter durchschiebt oder streckt. Dafür bietet Bergeon ein eigenes Werkzeug an. Nach dem Verlängern prüft man, ob das Messer noch frei durch den Durchgang der Sicherheitsrolle läuft. Ist die Messerluft zu klein und das Messer streift, kürzt man es am Ölstein quer zur Achse und lässt eine Spitze von etwa 90° stehen. Über die Begrenzungsstifte korrigiert man die Messerluft nur nach der Regel aus dem Abschnitt Die Begrenzung verstellen, also nur dann, wenn auch Hörnerluft und verlorener Weg dieser Seite falsch sind.

Wie lang das Messer sein soll, steht unter Messerluft. Ich stelle die Messerluft „schön klein, aber deutlich“ ein. Schleifen darf das Messer nie, und es muss den Zahn auf der Ruhefläche halten, wenn man den Anker hin und her bewegt. Entscheidend ist diese geprüfte Funktion, nicht eine Zahl aus dem Lehrbuch.

Die Hörnerluft ändert man nur dann über die Begrenzungsstifte, wenn auf einer Seite Hörnerluft, verlorener Weg und Messerluft gemeinsam falsch sind. Sonst arbeitet man an den Hörnern selbst: Man poliert sie oder schleift sie vorsichtig nach, und bei ungleichen Seiten tauscht man notfalls den Hebelstein. Die Gabel richtet man nicht, denn Anker aus gehärtetem Stahl brechen leicht. Ältere Lehrbücher richten die Gabel an der Wurzel, und Bossart zieht einen aufgeweiteten Einschnitt zusammen und stellt danach die Hörnerluft neu ein. Von beidem rate ich ab. Ist nur der Hebelstein zu klein oder verschlissen, ersetzt man ihn durch einen passenden. Ist dagegen der Einschnitt stark eingelaufen, ist die Gabel kaum zu reparieren. Im Reparaturalltag tauscht man dann meist den Anker. Im äußersten Fall setzt man einen größeren Hebelstein ein und poliert den Gabeleinschnitt neu.

Werkstattpraxis: Schellack, Wärme, Echappemeter

Wird der Schellack warm, lässt sich die Palette verschieben, und sobald er abkühlt, hält er sie wieder fest. Die gewöhnliche Reinigung in Uhrenreinigungslösung hält ein eingelackter Anker aus. Erhitzter Alkohol dagegen löst Schellack. Das nutzt man, wenn eine Palette ganz neu eingelackt werden soll (siehe unten).

Zum Schieben dient das Echappemeter, also ein kleines Gerät, das den Anker hält und die Palette fein verstellt. Beim Gerät von Bergeon spannt ein Federhebel den Anker, eine Rändelschraube justiert die Grundstellung der Palette, und eine Messuhr zeigt den Weg in Hundertstelmillimetern an. Das Gerät liegt auf einer Heizplatte, die entweder eine feste Temperatur von 80 bis 90 °C hat oder sich regeln lässt. Ich nehme dafür eine regelbare Laborheizplatte. Die Messuhr zeigt allerdings nur den Weg der Palette in ihrem Schlitz und nicht direkt die Änderung der Ruhe, weil die Paletten schräg im Anker stehen. Deshalb arbeitet man in kleinen Schritten und prüft nach jedem Schritt im Werk nach.

Die Pforzheimer Unterlage nennt für den Schellack rund 100 °C. Ich stelle meine Laborheizplatte auf 120 bis 160 °C, je nachdem, wie flüssig der Schellack werden soll. Weil Schellack ein Naturprodukt ist, hängt sein Schmelzverhalten auch von seiner Herkunft ab. Das warme Gerät stellt man auf ein Holzbrett oder eine Kachel, nicht auf den kalten Tisch. Hinein schiebt man die Palette auf der Ankerwärmeplatte, wenn kein Echappemeter zur Hand ist, mit einer weichen Messingpinzette, die flach auf der ganzen Hebefläche anliegt, denn eine Stahlpinzette lässt den Stein ausplatzen. Im Echappemeter setzt man mit einem Schraubendreher hinter dem Fühlhebel der Messplatte an und nutzt Keil- oder Hebelwirkung für gefühlvolles Einstellen. Heraus schiebt man sie mit einem kleinen Ölgeber von hinten. Ob sich die Palette bewegt, sieht man am Spalt hinten im Schlitz und im Echappemeter an der Skala.

Soll eine Palette ganz neu eingelackt werden, muss der alte Schellack restlos heraus. Traditionell kocht man den Anker dazu in Spiritus über einer offenen Flamme aus. Nach heutigem Arbeitsschutz ist das ziemlich leichtsinnig, denn Spiritus brennt leicht. Zum Auskochen nimmt man deshalb mindestens eine Laborheizplatte ohne offene Flamme und trägt eine Schutzbrille und hält eine Löschdecke bereit.

Neuere Anker, etwa von ETA, sind statt mit Schellack mit einem Kunststoffkleber eingesetzt. Auch er wird unter Wärme weich, und die Palette lässt sich schieben. Für ein komplettes Neueinlacken bekommt man ihn aber nur mechanisch und mit Lösungsmittel einigermaßen heraus.

Aber Vorsicht: Verbrannter Schellack wird trüb und dunkel statt klar und verändert seine mechanischen Eigenschaften.

Zum frischen Verlacken nimmt man am besten eine Ankerwärmeplatte, also ein massives Messingpfännchen, mit Bohrung für die Ankerwelle, auf der Heizplatte, das die Temperatur hält. Beurteilt wird das Lackbild, also wie der Schellack um die Palette liegt, nach Sauberkeit, Ort und Menge. Bei einem guten Lackbild füllt der Schellack den Spalt ringsum und liegt als runder, klarer Fleck ohne Blasen auf dem Ankerarm, ohne über die Kanten zu laufen. Er überbrückt den Stein, bildet aber keinen Tropfen, der die Platine berührt oder das Höhenspiel verkleinert. Die Palette steht flach und bündig. Danach prüft man die Festigkeit, etwa durch Andrücken mit dem Ölgeber. Eingangs- und Ausgangspalette darf man nie vertauschen, denn sie haben unterschiedliche Maße und Winkel. An unserem Modell unterscheiden sie sich schon in der Länge der Hebefläche (0,434 und 0,468 mm).

Die Industrie geht teils andere Wege. A. Lange & Söhne stimmt die Paletten nach einem Bericht im UhrenMagazin durch Erwärmen des Schellacks auf wenige Tausendstelmillimeter ab. Bei Frédérique Constant sind Anker und Paletten nach einem Bericht derselben Zeitschrift aus einem Stück Silizium und lassen sich nicht schieben. Stattdessen gibt es drei Ankervarianten, deren Palettenabstand sich um je 3 µm unterscheidet. Man setzt zuerst die Standardversion ein und wählt danach die passende Variante.

In meinem Praktikum in Glashütte 2013 habe ich ein Palettenschiebegerät aus der dortigen Musterbau-Abteilung kennengelernt. Es bewegt die Palette über einen Exzenter und erwärmt den Schellack mit Heißluft von 110 °C durch eine Bohrung. Der Nachteil ist, dass die warme Luft das Bild im Mikroskop flimmern lässt.

Merksatz: Nach jedem Schieben prüft man alle Spiele neu.

Die Lernaufgabe gelöst: welche Palette, welche Richtung, wie viel

Wir erinnern uns an den Befund am Modell vor der Einstellung (Eingang/Ausgang): Ruhetiefe 2,98°/2,34°, Auffallruhe 1,76°/2,00°, verlorener Weg 1,22°/0,34°, Messerluft 2,57°/2,07°. Als Anteil der Hebefläche ist die Auffallruhe auf beiden Seiten gut ein Achtel (0,14). Die Ruhetiefe beträgt am Eingang knapp ein Viertel (0,23), am Ausgang nur ein Sechstel (0,17). Läge das Messer an der Sicherheitsrolle an, blieben am Ausgang nur 0,27° Restruhe.

Jetzt helfen die zwei Fragen aus der Kernregel. Gemessen an der Hebefläche ist die Auffallruhe auf beiden Seiten gleich, die Paletten passen also zueinander. Ungleich sind nur Ruhetiefe und verlorener Weg, also liegt ein Lagefehler vor und kein Formfehler. Den verlorenen Weg am Ausgang vergrößern nur zwei Eingriffe: Man schiebt die Eingangspalette hinein (Gegenseite) oder öffnet den Begrenzungsstift am Ausgang (eigene Seite). Die Ausgangspalette hilft hier nicht, denn sie ändert nur den verlorenen Weg am Eingang.

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Weg 1, nur die Paletten. Das ist die Notlösung bei fester Begrenzung. Wir schieben die Eingangspalette 0,02 mm hinein. Danach beträgt die Ruhetiefe 2,38°/2,34°, die Auffallruhe 1,16°/1,26° und der verlorene Weg 1,22°/1,08°, die Hemmung ist also fast symmetrisch. Wie weit man schieben muss, zeigt die Messreihe am Modell. Schon 0,005 mm bringen am Ausgang 0,18° mehr verlorenen Weg, 0,01 mm bringen 0,36° und 0,02 mm 0,74°. Das sind ziemlich gleichmäßig 0,36 bis 0,37° je Hundertstelmillimeter. Der Nachteil ist eine seichtere Ruhe als nach der Werkstattregel (Auffallruhe 1,16°/1,26° statt 1,48°/1,68°). Außerdem ist die Messerluft unverändert geblieben. Mit 2,57° ist sie am Eingang jetzt größer als die Ruhetiefe von 2,38°. Läge das Messer an der Sicherheitsrolle an, stünde der Zahn schon auf der Hebefläche. Deshalb muss das Messer zwingend nachgearbeitet werden.

Gegenprobe mit dem Begrenzungsstift. Ist die Begrenzung verstellbar, öffnet man stattdessen den Begrenzungsstift am Ausgang. Nach der Kernregel muss man ihn dafür um rund 0,9° öffnen (1,22° − 0,34° = 0,88°). Ruhetiefe und verlorener Weg am Ausgang wachsen um diesen Betrag, beide Seiten haben dann 1,22° verlorenen Weg, und die Auffallruhe bleibt gleich. Auch hier wächst die Messerluft mit, und die Restruhe am Ausgang bleibt bei knappen 0,27°. Am Modell nachgerechnet ergibt ein um 0,8° geöffneter Begrenzungsstift am Ausgang eine Ruhetiefe von 3,12°, einen verlorenen Weg von 1,12° und eine Messerluft von 2,85°. Bei 1,0° sind es 3,32°, 1,32° und 3,05° (vorher 2,34°, 0,34° und 2,07°). Die Auffallruhe bleibt in beiden Fällen 1,76°/2,00°.

Weg 2, die Werkstattregel. Ziel ist eine Auffallruhe von einem Achtel und eine Ruhetiefe von einem Viertel der Hebefläche. In der Werkstatt schätze ich das nicht in Grad, sondern als Anteil der Hebefläche, denn so kleine Winkel sieht man mit dem Auge nicht. Die Lösung ergibt sich in drei Schritten aus der Kernregel:

1. Die Auffallruhe hängt nur von den Paletten ab. Schiebt man beide Paletten 0,005 mm hinein, sinkt sie von 1,76°/2,00° auf 1,48°/1,68°, und das ist auf beiden Seiten ein Achtel der Hebefläche.

2. Die Ruhetiefe jeder Seite stellt man mit dem Begrenzungsstift dieser Seite auf ein Viertel der Hebefläche ein, die Auffallruhe ändert sich dabei nicht. Öffnet man den Begrenzungsstift am Eingang um 0,45° und den am Ausgang um 1,20°, beträgt die Ruhetiefe 3,26°/3,36° und der verlorene Weg 1,78°/1,68°. Zwischen den beiden Begrenzungsstiften dreht sich der Anker jetzt um 13,6° statt 12,0°.

3. Die Begrenzungsstifte haben Ruhetiefe und Messerluft gleich stark vergrößert. Die Messerluft liegt jetzt bei 3,01°/3,23°, und bei anliegendem Messer blieben nur 0,25°/0,13° Restruhe. Deshalb stellt man das Messer zuletzt ein. Setzt man es um 0,040 mm vor, bleiben 1,90°/2,12° Messerluft. Am Eingang liegt sie damit knapp über dem verlorenen Weg, am Ausgang etwas weiter darüber, weil die Begrenzungsstifte den Unterschied zwischen beiden Seiten festlegen. Die Restruhe beträgt dann 1,36°/1,24°, das sind rund 0,4 der Ruhetiefe.

Wie weit man das Messer vorsetzen kann, begrenzt der Durchgang der Sicherheitsrolle, denn durch ihn muss das Messer in der Auslösung frei hindurchlaufen. Am Modell blieben im Durchgang zunächst nur 0,013 mm Luft, und schon ab 0,012 mm Vorsetzen hätte das Messer gestreift. Deshalb haben wir den Durchgang tiefer freigeschnitten, so dass jetzt mindestens 0,019 mm Luft bleiben. In fertigen Uhrwerken ist der Durchgang ohnehin deutlicher ausgeschnitten. Das ursprüngliche, nicht vorgesetzte Messer dient uns als Beispiel für ein zu kurzes Messer.

Am Ende stehen die Sicherheiten in einer klaren Reihenfolge, vom kleinsten zum größten Wert: verlorener Weg 1,78°/1,68°, Messerluft 1,90°/2,12°, Hörnerluft in der Prüfstellung 2,58°/2,79°, Ruhetiefe 3,26°/3,36°. Dass die Lehrbücher Hörner- und Messerluft verschieden ordnen und manche bei anliegendem Messer die halbe Ruhe verlangen, besprechen wir unter Die Leiter der Sicherheiten. Für mich entscheidet die geprüfte Funktion, denn kaum eine Faustregel gilt universell. Am eingestellten Modell hält das Messer den Zahn sicher auf der Ruhefläche, und das Horn fängt den Hebelstein so früh ab, dass noch 0,68°/0,57° Restruhe bleiben.

Bei fester Begrenzung, wie sie in vielen modernen Armbanduhren in die Ankerbrücke integriert ist, bleiben nur die Paletten, und das Ergebnis ist manchmal ein Kompromiss. Bei verstellbarer Begrenzung lässt sich die Werkstattregel genau einstellen. In jedem Fall prüft man nach jeder Änderung der Ruhe die Messer- und Hörnerluft neu und stellt die Messerluft zuletzt ein.

In der Praxis an modernen Uhrwerken wird man selten die Notwendigkeit vorfinden, die Länge des Messers einstellen zu müssen, dieses ist meist perfekt. Bevor man also Hand anlegt, sollte man doppelt überprüfen, ob mit der Ankerbegrenzung alles in Ordnung ist.

Merksatz: Den verlorenen Weg einer Seite ändern die Palette der Gegenseite oder der Begrenzungsstift der eigenen Seite. Danach prüft man immer das Messer.

Hemmungsfehler: vom Symptom zur Ursache

Eine Uhr kommt nicht mit dem Befund „Ruhe zu klein“ auf den Werktisch, sondern mit einem Symptom: Sie bleibt am Arm stehen, klopft oder hat zu wenig Amplitude. Deshalb ist dieses Kapitel nach dem Symptom geordnet. Jeder Steckbrief sagt, woran man den Fehler erkennt (Auge, Ohr, Zeitwaage), woher er kommt, welche Prüfung ihn findet und wie man ihn behebt.

Vom Bauteil aus sucht man in der Fehlertabelle im Anhang (Richtwerte und Fehlertabelle) oder im Fehleratlas. Lagefehler wie verschobene Paletten berechnet der Simulator direkt. Formfehler wie eine zu kurze Gabel zeigen die Bilder rot markiert über der unveränderten Form unseres Modells.

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Läuft liegend, steht am Arm: Verkeilen

Auf dem Werktisch läuft die Uhr, am Arm bleibt sie stehen oder verliert deutlich an Amplitude. Dahinter steckt meist das Verkeilen, also eine Hemmung, die sich nach einem Stoß selbst festklemmt.

Ein Stoß wirft den Anker vom Begrenzungsstift weg. Im Ergänzungsbogen fängt ihn das Messer an der Sicherheitsrolle ab, und steht der Hebelstein gerade vor der Gabel, fängt ihn das Horn ab. Ist die Messer- oder Hörnerluft aber größer als die Ruhetiefe, rutscht der Zahn vorher von der Ruhefläche auf die Hebefläche. Dann drückt der Zahn des Ankerrads mit voller Kraft gegen die Hebefläche und schiebt den Anker weiter, so dass Messer oder Horn gegen die Unruh pressen (Helwig).

Dabei sind zwei Fälle zu unterscheiden. Ist die Messerluft zu groß, presst das Messer gegen die Sicherheitsrolle und bremst die Unruh im ganzen Ergänzungsbogen. Ist die Hörnerluft zu groß, presst das Horn gegen den Hebelstein. Als typischen Fall nennt Jendritzki ein zu kurzes Messer bei zu kleiner Ruhe. Verrundete Gabelecken, ein schwacher Zug, ein schwerer Anker und eingedicktes Öl begünstigen das Verkeilen.

Wie knapp das werden kann, zeigt unser Modell. Vor der Einstellung blieben bei anliegendem Messer am Ausgang nur 0,27° Restruhe (Messerluft 2,07° bei 2,34° Ruhetiefe). Nach Weg 1 der Lernaufgabe, also mit der Eingangspalette 0,02 mm hinein und ohne Nacharbeit am Messer, ist die Messerluft am Eingang mit 2,57° sogar größer als die Ruhetiefe von 2,38°. Ein Stoß, der den Anker so weit wirft, dass das Messer an der Sicherheitsrolle anliegt, bringt den Zahn dann auf die Hebefläche. Im eingestellten Modell bleiben bei anliegendem Messer 1,36°/1,24° Restruhe, rund 0,4 der Ruhetiefe, und auch die Hörnerluft liegt mit 2,58°/2,79° in der Prüfstellung klar unter der Ruhetiefe von 3,26°/3,36°.

Deshalb stelle ich die Messerluft „schön klein, aber deutlich“ ein. Sie muss so klein sein, dass der Zahn die Ruhefläche nicht verlassen kann, wenn man den Anker hin- und herbewegt, und so deutlich, dass das Messer nie schleift. Wie man die Spiele prüft, steht unter Hörnerluft und Messerluft. Das Nachstellen beschreibt der Abschnitt Messer und Hörner nachstellen.

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Stillstand auf der Ruhe- oder der Hebefläche

Steht die Uhr, zeigt die Lage des Zahns, wo man suchen muss. Steht er auf der Ruhefläche, reicht das Moment der Unruhspirale nicht aus, um den Anker auszulösen. Steht er auf der Hebefläche, halten sich das Moment aus dem Antrieb und das Moment der Unruhspirale die Waage, bevor die Hebung zu Ende ist.

Das Anhalten auf der Ruhefläche ist der gefährlichere Fall. Die Zugfeder ist gut aufgezogen, und trotzdem steht die Uhr. Weiteres Aufziehen macht es schlimmer, denn dann drückt der Zahn noch stärker auf die Ruhefläche. Nur eine Bewegung der Uhr bringt sie wieder in Gang (Bossart). Ursachen sind eine zu tiefe Ruhe, ein zu großer Zugwinkel, ein zu kleiner Hebungswinkel (große Rolle, kurze Gabel), raue Ruheflächen und verharztes Öl. In der Werkstatt stellt man die Paletten seichter. Konstruktiv macht man die Hebefläche der Palette steiler, statt die Palette zu kürzen (Damit die Uhr nicht stehen bleibt).

Auf der Hebefläche steht jede Uhr, deren Zugfeder abgelaufen ist, und meist bringt sie schon wenig Aufzug wieder in Gang. Ein Fehler liegt erst vor, wenn sie dafür deutlich mehr Aufzug braucht als üblich (Funktionsproben). Ursachen sind zu wenig Kraft aus dem Räderwerk, raue Hebeflächen, zu viel, fehlendes oder verharztes Öl, ein Hebelstein, der im Einschnitt nicht frei ist, ein zu großer Hebungswinkel (kleine Rolle, lange Gabel) und ein falscher Abfall (Bossart).

Gut zu wissen: Liegt der Anker schon am Begrenzungsstift, während der Zahn noch auf der Hebefläche steht, fehlt der verlorene Weg. Die Hemmung „fängt sich“. Das ist ein Einstellfehler und kein Kraftproblem (Grenzfälle: wenn der Zahn auf die Hebefläche fällt).

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Die Amplitude ist zu klein: wo die Energie bleibt

Eine kleine Amplitude ist ein häufiges Symptom, und die Hemmung ist nur eine ihrer Ursachen. In modernen Werken findet Heffels fast immer eingelaufene Zapfen und fast nie beschädigte Paletten oder eingeschlagene Ankerradzähne. Dem würde ich nicht vollständig zustimmen, Einlaufspuren auf den Palettenhebeflächen findet man in unterschiedlicher Form bei Vintage-Uhren, entweder als Spur über die ganze Fläche, oder als Ausgrabung ungefähr in der Mitte der Hebefläche, wo der Moment der Impulsübertragung vom Anker auf die Unruh zu verorten ist. Wo solche Einlaufspuren auf der Palette sind, ist meist auch das Rad irgendwie betroffen.

Außerhalb der Hemmung überträgt der Eingriff Federhaus–Minutenradtrieb das größte Moment, deshalb kostet ein Eingriffsfehler dort viel Amplitude (Kilian Eiseneggers „Uhrenkonstruktion“). Im selben Buch erreicht dasselbe Räderwerk mit dünneren Zapfen einen Wirkungsgrad von 0,76 statt 0,69, und damit kommt rund 10 % mehr Energie am Ankerrad an. In den hängenden Lagen ist die Zapfenreibung etwa dreimal so groß, und die Amplitude liegt dort nach Berner 40 bis 60° tiefer. Dazu kommen Magnetismus und ein Anker, der an verschmutzten Begrenzungsstiften klebt.

In der Hemmung kostet alles Energie, was über das Nötige hinausgeht, also eine zu tiefe Ruhe, ein zu großer verlorener Weg, zu viel Gabelluft, ein zu großer Fall und ein zu starker Zug. Röseler hat das an einem Serienwerk beziffert. Ein kürzerer verlorener Weg oder eine kleinere Gabelluft bringen in der Rechnung je rund 7° Amplitude, am fertigen Werk brachten beide zusammen 10 bis 15°. Was jede dieser Stellschrauben an unserem Modell kostet, lässt sich im Wirkungsgrad-Rechner ausprobieren. Die Zahlen stehen unter Zum Schluss: was eine gute Einstellung bringt.

Klopfen, Prellen, Ausschwingen

Klopft die Uhr wie ein galoppierendes Pferd und geht stark vor, dann prellt sie. Die Unruh schwingt dabei so weit, dass der Hebelstein am Ende des Ergänzungsbogens von außen an ein Horn schlägt. Schon leichtes Prellen verändert den Gang deutlich, und die Zeitwaage zeigt Sprünge bis zum „Schneegestöber“. Ab welcher Amplitude das Prellen beginnt, steht unter Die Leiter der Sicherheiten und die Prellgrenze, und den Ablauf zeigt der Fehleratlas.

Auf Prellen prüft man in Hängelage. Man hält die Uhr auf der Zeitwaage fest und zieht sie langsam um mindestens zwei Umdrehungen der Krone auf. Bleibt der Gang dabei ruhig, ist alles in Ordnung. Geht die Uhr kurz stark vor, prellt sie. Liegend bei Vollaufzug darf sie nie prellen. Ursachen sind eine zu starke Zugfeder, eine zu kräftige Schleppfeder, ein beschädigtes Federhaus und nach Berner ein Gesperr mit zu wenig Rücklauf, das die Zugfeder überspannt.

Aber Vorsicht: Ein zu groß eingegebener Hebungswinkel täuscht Prellen vor. Bei einem Werk mit 44° Hebungswinkel zeigt eine Zeitwaage, die auf 52° steht, bei tatsächlich 280° Amplitude rund 331° an (Den Hebungswinkel eines Werks bestimmen).

Bei der Abhilfe sind sich die Quellen nicht einig. Prüfungsantworten zur Abschlussprüfung und das Fachgespräch im Meisterkurs setzen an der Hemmung an und raten, beide Paletten herauszuziehen, denn bei tieferer Ruhe muss die Unruh bei jeder Auslösung mehr Energie aufwenden, und die Amplitude sinkt. Dagegen spricht, dass mehr Ruhe den Wirkungsgrad senkt, die Uhr hängend nachgehen lässt (Helwig) und von der Werkstattregel ⅛/¼ abweicht. Witschi setzt an der Ursache an und empfiehlt, Zugfeder, Anker oder Ankerrad zu tauschen. Die Werkstattanweisung eines Herstellers setzt an der Unruh an: Ein zäherer Schmierstoff in der zifferblattseitigen Stoßsicherung senkt die Amplitude um 10 bis 15°. Reicht das nicht, wird das Federhaus ersetzt.

Das Problem ist alt. Seit dem 19. Jahrhundert gibt es federnde Begrenzungen in vielen Varianten, die den Schlag beim Prellen abfangen sollten. Durchgesetzt haben sie sich nicht, weil ihre Vorteile die Mehrkosten selten rechtfertigten.

Beim Ausschwingen versagt dagegen die Sicherung. Der Anker springt im Ergänzungsbogen auf die falsche Seite, der Hebelstein trifft auf dem Rückweg ein Horn von außen statt den Einschnitt, und die Uhr steht schlagartig. Ursachen sind ein zu kurzes, verbogenes oder fehlendes Messer, zu viel Höhenspiel von Unruh oder Anker, ein zu kurzer Hebelstein, ein Stoß oder rückwärts gestellte Zeiger. Werden die Zeiger rückwärts gestellt, fehlt die Antriebskraft am Anker. Den Ablauf mit einem zu kurzen Messer zeigt der Fehleratlas, und wie man die Messerluft prüft, zeigt der Prüfstand.

Klopft es dagegen schon in der Auslösung, ist oft die Gabelluft zu groß: Der Hebelstein läuft erst den Leerweg und schlägt dann an die Flanke des Einschnitts (Fehleratlas).

Kratzen und Nebengeräusche

Jedes Nebengeräusch, das die Zeitwaage zeigt, wird vor der Abgabe beseitigt. Ich suche dabei in fester Reihenfolge, vom Groben zum Feinen:

1. Auffallruhe und Ruhetiefe habe ich spätestens beim Schmieren unter dem Mikroskop geprüft.

2. Stößt oder schleift die Unruhspirale irgendwo, am Klötzchen, am Rückerschlüssel, am Unruhkloben oder am Unruhreif?

3. Schleift das Sicherheitsmesser an der Stoßsicherung?

4. Stößt der Hebelstein an das Messer, oder stoßen die Hörner oben an die Doppelrolle?

5. Erst danach kommen ein schiefes Messer oder ein schiefer Hebelstein in Frage.

6. Zuletzt sucht man nach Detailfehlern der Hemmung selbst.

Die Fehlertabellen bei Bossart und in der Theorie der Uhrmacherei führen ein streifendes Horn auch auf eine zu weite Begrenzung zurück. Am Modell wachsen Hörnerluft und verlorener Weg aber gleich stark, wenn man einen Begrenzungsstift öffnet. Diesen Streitpunkt behandelt der Abschnitt Grenzfälle: wenn der Zahn auf die Hebefläche fällt.

Zu viel Öl kann auch die Unruhspirale verkleben, denn der aufprallende Zahn spritzt es ab (Jendritzki).

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Gangfehler und Lagenunterschiede

Eine Hemmung kann zuverlässig laufen und trotzdem den Gang verderben. Meist steckt eine Ungleichheit dahinter, zwischen Eingang und Ausgang oder zwischen den Lagen.

Ungleiche Ruhe oder ein ungleicher verlorener Weg kommen von schiefen Begrenzungsstiften oder von einem Anker, der nicht zentriert ist, bei dem also eine Palette zu tief und die andere zu flach steht (Pforzheimer Fragen). Reuer nennt den verlorenen Weg, den Schwerpunkt des Ankers, die Zapfenluft und den Zustand des Gabeleinschnitts als Ursachen lageabhängiger Gangunterschiede. Ein Begrenzungsstift, der nicht senkrecht steht, gibt dem Anker je nach Höhenlage mehr oder weniger Weg, und die Uhr geht dann mit dem Zifferblatt oben anders als mit dem Zifferblatt unten (Jendritzki).

Ein großer Gleichgewichtsfehler des Ankers kann in bestimmten Lagen die Wirkung des Zuges aufheben (Berner). Ein Abfallfehler, der aus ungleicher Hebung entsteht, lässt sich am Spiralklötzchen nicht beheben und ändert sich mit der Amplitude (Abfall ohne Zeitwaage und Funktionsproben). Ist der verlorene Weg zu knapp, springen die Linien der Zeitwaage abwechselnd nach beiden Seiten, und das Anschlaggeräusch des Ankers am Begrenzungsstift fehlt. Fehlt der verlorene Weg ganz, fängt sich die Hemmung.

Ein Beispiel für eine solche Ungleichheit liefert unser Modell vor der Einstellung. Am Eingang beträgt der verlorene Weg 1,22°, am Ausgang nur 0,34°. Das ist der Befund der Lernaufgabe, und die Lösung steht unter Die Lernaufgabe gelöst.

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Form- und Lagefehler an Ankerrad, Anker, Gabel und Paletten

Ankerrad. Ein Teilungsfehler lässt den Fall von Zahn zu Zahn schwanken, und bei einem unrunden Ankerrad, wie man es vor allem bei älteren Uhren findet, nimmt die Ruhetiefe im Lauf einer Umdrehung zu und wieder ab. Die Zeitwaage zeigt dann eine Welle im Takt der Ankerradumdrehung, bei 15 Zähnen und 18.000 A/h alle 6 Sekunden (Diagrammbilder der Hemmung). Sitzt das Ankerrad unseres Modells 0,01 mm außermittig, schlagen die Zähne auf der Messuhr 0,02 mm. Über eine Umdrehung schwankt die Ruhetiefe dann um ±0,3°, am Eingang zwischen 3,0° und 3,7°, am Ausgang zwischen 3,1° und 3,7°, die Auffallruhe sogar um ±0,5°/±0,6°. Ein Zahn, der 0,01 mm weiter außen steht, wirkt also wie eine Palette, die 0,01 mm tiefer steht. Ein einzelner zu langer Zahn zeigt sich dagegen nur zweimal je Umdrehung, an jeder Palette einmal, im Modell 1,0 s auseinander. Als Abhilfe ersetzt man das Ankerrad und prüft danach Ruhe und Fall neu. Aber Vorsicht: Ähnliche Fehlerbilder können auch aus einer Kombination aus Verzahnungsfehlern und Lagerverschleiß auftreten.

Paletten und Anker. Eine ungleiche Auffallruhe bei gleichem verlorenem Weg führen die Lehrbücher auf den Hebeflächenwinkel zurück und raten, die Palette zu ersetzen. Was unser Modell dazu zeigt, steht unter Eine Palette oder beide? Der Entscheidungsweg. Ein zu großer Fall kommt von zu schmalen Paletten, ein zu kleiner von zu breiten. Ist der Fall innen und außen ungleich, ist der Anker zu weit oder zu eng, und auch eine zu dicke Ankerwelle kann den Anker aufweiten (Bossart). Nach der Reinigung prüft man, ob die Paletten noch fest sitzen.

Gabel, Doppelrolle und Messer. Eine zu lange Gabel lässt den Hebelstein an die Gabelecken stoßen. Eine zu kurze Gabel greift zu flach und löst bei Erschütterung vorzeitig aus. Eine verbogene Gabel richtet man nach Helwig an der Wurzel, nicht über die ganze Länge. Bei Ankern aus gehärtetem Stahl sollte man das aber nicht versuchen, denn sie brechen und lassen sich nicht biegen. Eine gestauchte Doppelrolle bringt Messer und Gabel in die falsche Höhe (Claußen). Ein verbogenes Messer lässt die Uhr abwechselnd gehen und stehen, ein gebrochenes hält sie an.

Ist der Durchgang der Sicherheitsrolle zu flach, streift das Messer darin, und die Fehlertabelle eines Meisterkurs-Referats rät, ihn zu vertiefen. Genau das war an unserem ersten skizzierten 3D-Modell nötig. Vor der Einstellung ließ sich das Messer nicht vorsetzen, ohne im Durchgang zu streifen, und bei anliegendem Messer blieben nur 0,25°/0,13° Ruhe. Das ist ein Beispiel für ein zu kurzes Messer. Erst mit einem tiefer freigeschnittenen Durchgang ließ sich das Messer 0,040 mm vorsetzen. Die Zahlen dazu stehen unter Messerluft.

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Kein Fehler: der verspätete Antrieb

Hebeflächen, die nur im zweiten und dritten Drittel eingelaufen sind, und zwei Mulden im Gabeleinschnitt sind kein Hemmungsfehler, den wir beheben können. Sie entstehen, weil der Zahn nach der Auslösung in Wirklichkeit ein Stück frei fliegt und die Hebefläche erst etwa ⅓ der Palettenbreite tiefer trifft (Helwig, Röseler). Die Zeitlupe der Animationen zeigt den Zahn dagegen schon ab der Ruheecke auf der Hebefläche. Nichtsdestotrotz ist bei eingelaufenen Paletten der Ersatz oder, wenn der Uhrmacher es beherrscht, Nachschleifen und Neupolitur der Hebefläche nötig.

Nicht zu verwechseln ist das mit einem Zahn, der beim Fall direkt auf die Hebefläche gerät (Grenzfälle: wenn der Zahn auf die Hebefläche fällt). Mehr dazu steht unter Was wirklich passiert: die Dynamik hinter der Zeitlupe.

Fehlertabelle nach Bauteil

Nach Bauteil geordnet stehen alle Fehler im Anhang unter Richtwerte und Fehlertabelle, und zwar für Ankerrad und Paletten, Begrenzung, Gabel und Hörner, Messer und Sicherheitsrolle sowie Höhenspiele und Öl. Auch der Fehleratlas lässt sich nach Bauteil ordnen.

Merksatz: Läuft die Uhr liegend und bleibt sie am Arm stehen, prüft man zuerst, ob Hörner- und Messerluft kleiner sind als die Ruhetiefe.

Schmieren und Endkontrolle

Alles ist geprüft und eingestellt. Doch wie bleibt die Hemmung in diesem Zustand? Ein Tropfen Öl an der falschen Stelle verdirbt die beste Einstellung, und eine trockene Hemmung verliert ihre gute Funktion schleichend. Welche Öle und Fette es gibt, steht im Beitrag Schmierstoffe in Uhren.

Wann, wo und was nie

Geschmiert wird zuletzt, wenn alle Prüfungen bestanden, die Höhenspiele eingestellt und alle Bauteile sauber sind. Öl gehört nur auf die Gleitbahn des Zahns, also auf Ruhe- und Hebeflächen der Paletten und auf die Flächen der Kolbenzähne, die sie berühren.

Nie geölt werden Gabeleinschnitt, Hebelstein, Hörner, Messer und Begrenzungsstifte. Öl an diesen Stellen zieht Schmutz an und lässt den Ankerstiel an den Begrenzungsstiften kleben.

Damit das Öl in seiner Bahn bleibt, epilamisiert man die Bauteile, überzieht sie also mit einem hauchdünnen Film, der das Ausbreiten des Öls verhindert. Bei ETA sind Paletten und Ankerrad laut Kaliberblatt epilamisiert. Läuft das Werk danach kurz ohne Öl, kratzen die Paletten den Film an den Berührstellen ab, und der spätere Tropfen bleibt dort „wie in einem Laufgitter“ (UhrenMagazin). Wie Epilam wirkt, erklärt der Beitrag Epilame.

Strittig ist die Frage, ob man die Ankerzapfen bei Taschenuhren ölt. Die Ausbildungsunterlagen sagen klar, dass sie nicht geölt werden, und die Gesellenprüfung fragt sogar, warum besonders der obere Zapfen trocken bleibt. Berner schreibt nur, in kleinen Werken könne man die Ankerzapfen ohne Nachteil ungeölt lassen. Verbindlich ist der Schmierplan des Herstellers, und den prüft man für jedes Kaliber neu.

Merksatz: Der Ölbedarf hängt von der Werkstoffpaarung ab, nicht von der Hemmung allein.

Zwei Verfahren und die richtige Menge

Gelernt habe ich das Schmieren über die Paletten, und so steht es auch in vielen Unterlagen. Man montiert das Werk bis zur Ankerbrücke, ohne Unruh, und zieht die Zugfeder nur minimal auf. Ein erster, sehr kleiner Ölpunkt kommt mitten auf die Hebefläche einer Palette, kleiner als die Breite des Zahns. Dann löst man den Anker zweimal aus, indem man den Ankerstiel mit einer sauberen Kornzange führt, aber nie an der Stelle, die an den Begrenzungsstift schlägt, denn dorthin darf kein Öl gelangen. Die nächste Portion setzt man auf die Ölspur, die der Zahn gezogen hat. Typisch sind 15 bis 30 kleinste Portionen. Ich arbeite heute nicht mehr so.

Heute öle ich über die Zähne des Ankerrads und setze mit einem feinen Ölgeber auf die Vorderkante jedes Zahns einen genau passenden Tropfen. Eine Variante aus der Literatur „impft“ zuerst einen Zahn mit einer winzigen Menge, lässt das Ankerrad einige Umdrehungen laufen und gibt weitere Portionen auf die Hebeflächen der Zähne, jeweils mit kurzem Lauf bei minimalem Aufzug. Berner gibt einen sehr kleinen Tropfen an die Palette und, während das Ankerrad läuft, einen zweiten.

ETA schreibt für Ankerräder mit Lubrifar-Beschichtung, also einer Mischung aus Molybdändisulfid und Uhrenöl, zwei Tropfen Moebius 9415 an gegenüberliegenden Zähnen vor. Schwarze Spuren auf den Paletten sind dabei normal. Der Boley-Katalog nennt Moebius 941 für Ankerpaletten bis 21.600 A/h und 9415 ab 21.600 A/h. In meiner Zeit bei Omega sind wir dazu übergegangen, Ankerräder mit Lubrifar sogar zweimal im Abstand von 24 Stunden zu schmieren, da sie nach der oben beschriebenen Methode nicht immer zuverlässig funktionieren. Inzwischen ist Lubrifar kaum noch in Benutzung, da es sehr unansehnlichen „Matsch“ auf dem Ankerrad hinterlässt, der ästhetisch nicht in einer Luxusuhr erklärbar ist.

Zur Kontrolle führe ich die Unruh mit dem Daumen im Fingerling so, dass ich den Anker unter dem Mikroskop von Hand bedienen kann. Nach dem Auffallen führe ich den Zahn bis auf die Hebefläche und ein wenig zurück. Dann sieht man den Schmierkeil, also das Öl im keilförmigen Spalt zwischen der Hebefläche der Palette und der Hebefläche des Zahns. Die Spitze des Keils liegt an der Zahnvorderecke. Von dort aus soll das Öl nach grobem Augenmaß mindestens ein Drittel des Keils füllen. Mit Epilam empfehle ich etwas mehr, denn die Hemmung hält dann mehr Öl, ohne dass es verläuft.

Das Pforzheimer Skript nennt etwas andere Werte, nämlich etwa 30 % ohne Epilam und bis 50 % mit Epilam, bei großem Keilwinkel weniger. Nach 24 Stunden muss der Keil nach dem Skript noch zu mindestens 30 % gefüllt sein.

Endkontrolle an der Zeitwaage

Zum Schluss wird die Uhr entmagnetisiert und kommt auf die Zeitwaage. Gemessen wird in allen Lagen, und nach jedem Lagenwechsel wartet man, bis die Unruh eingeschwungen ist. Geprüft werden Gang, Amplitude und Abfall, dazu kommt der Prelltest bei Vollaufzug. Jedes Nebengeräusch wird beseitigt. Der Abfall muss unter der Grenze des Herstellers liegen, meist 0,6 bis 0,8 ms. Alle Grenzwerte und den Verlauf von Amplitude und Gang über die Gangdauer zeigt der Abschnitt Was die Zeitwaage misst und welche Werte gelten, die Richtwerte stehen auch im Anhang unter Richtwerte und Fehlertabelle.

Heffels nennt die Zeitwaage eine „Multimomentaufnahme“, denn sie zeigt nur den Zustand der Uhr während der Messung. Deshalb misst man nach 24 Stunden noch einmal. Die Amplitude soll dann bei Handaufzug mindestens 210° und bei Automatik mindestens 190° betragen (Theorie der Uhrmacherei). Den Isochronismus prüft man als Gangdifferenz zwischen 270° und 180° Amplitude (WOSTEP Feinregulierung). Alle Werte kommen ins Protokoll.

Teil 2 auf einen Blick und Prüfungsfragen

• Erst alles prüfen, dann eine Sache ändern, dann alles neu prüfen.

• Auffallruhe + verlorener Weg = Ruhetiefe. Nach der Werkstattregel beträgt die Auffallruhe ⅛ und die Ruhetiefe ¼ der Hebefläche.

• Verschiebt man eine Palette, ändern sich die Auffallruhe auf beiden Seiten und die Ruhetiefe auf ihrer eigenen Seite. Verstellt man einen Begrenzungsstift, ändern sich nur die Werte seiner eigenen Seite.

• Liegt das Messer an der Sicherheitsrolle an, muss der Zahn noch sicher auf der Ruhefläche liegen. Das Messer stellt man zuletzt ein.

• Läuft die Uhr liegend und bleibt sie am Arm stehen, prüft man zuerst, ob Hörner- und Messerluft kleiner sind als die Ruhetiefe.