DAS HEMMUNGSRAD
HERSTELLUNG EINES HEMMUNGSRADS NACH DER HANDWERKLICHEN METHODE
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Der Begriff „Ankerrad“ wird auch verwendet, um das Ankerrad zu bezeichnen. In der Kinematikkette des Uhrwerks befindet sich das Ankerrad direkt hinter dem Sekundenrad. Wie die anderen Räder besteht das Ankerrad aus einem Zahnrad und einer Radplatte. Während das Zahnrad dem der anderen Räder ähnelt, unterscheidet sich die Radplatte in Form ihres Zahndesigns und des für ihre Herstellung verwendeten Materials. Normalerweise aus Stahl gefertigt, kann die Radplatte je nach Herstellungsmethode und Art der Hemmung aus Gold oder Silizium hergestellt werden. Stahl und Silizium werden bevorzugt, wenn das Ankerrad seine Impulse an Rubinpalletten überträgt (z. B. Schweizer Ankerhemmung), wobei diese Materialkombination Reibung optimal minimiert. Dies gilt insbesondere für die Schweizer Ankerhemmung, die in mehr als 99% der modernen Uhren verwendet wird.
Aufgrund ihrer geringen Größe und der Steifigkeit ihres Materials haben Ankerräder aus Stahl und Silizium in der Regel nur vier Arme (im Gegensatz zu fünf für die Räder des Finish-Räderwerks). Das Rad ist daher umso leichter, wobei Leichtigkeit besonders wichtig ist, insbesondere für das Ankerrad.
Die spezielle Verzahnung des Rads ist für ihre spezielle Interaktion mit dem Anker konzipiert. Der Anker, das Ankerrad und die doppelte Platte bilden die Hemmung, die eine doppelte Funktion erfüllt: Sie stoppt die Bewegung, wenn der Unruhschwinger frei oszilliert, und überträgt gleichmäßige Impulse an das Regulierorgan, indem sie die Rotationsbewegung des Finish-Räderwerks in eine oszillierende Bewegung des Regulierorgans umwandelt.
Die ersten Hemmungen tauchen bereits im 8. Jahrhundert in China auf. Sie werden sich ständig weiterentwickeln, eine Vielzahl von Varianten erfahren und ständig Gegenstand von Forschung und Studien sein, um ihre Leistung zu verbessern. Der Anker wird 1657 von Robert Hooke erfunden. Ursprünglich nur für Uhren entwickelt, setzte er sich aufgrund seiner Präzision und geringen Energieverbrauchs durch. Eine der größten Herausforderungen, die Uhrmacher im 18. Jahrhundert hatten, bestand darin, Hemmungen zu finden, die in einer getragenen Uhr funktionieren können, ohne stark von der Position der Uhr und Stößen beeinflusst zu werden.
Die englischen Uhrmacher waren die einfallsreichsten und produktivsten in Bezug auf Hemmungen. Thomas Mudge, einer von ihnen, verdanken wir die Erfindung des Schweizer Ankerhemmung. Diese Hemmung wurde zunächst für High-End-Uhren hergestellt, bevor sie sich zwischen Ende des 19. Jahrhunderts und Anfang des 20. Jahrhunderts endgültig durchsetzte und durch die Industrialisierung ihre Präzision verbesserte und die Herstellungskosten senkte. Mit dem Fortschritt in der Hemmungsberechnung und der Leistungsfähigkeit von Werkzeugen und Maschinen konnte Ende der 1960er Jahre die Anzahl der Zähne des Ankerrads erhöht werden, um höhere Regelfrequenzen zu erreichen (bis zu 5 Hz). Die letzte und eine der bedeutendsten Entwicklungen erfolgte zu Beginn des 21. Jahrhunderts mit der Anwendung von Silizium in der Uhrmacherkunst, das durch foto-lithographische Verfahren hergestellt wird. Die Vorteile dieser industriellen Methode sind zahlreich: Ankerräder erfordern keine teuren Fräser mehr zum Fräsen von Zahnrädern, das Material kann auf ein Minimum reduziert und ist amagnetisch.
Je nach Art der Hemmung können verschiedene Materialien für die Herstellung der Radplatte des Ankerrads verwendet werden, und die Herstellungsvorgänge können je nach Fall unterschiedlich sein. Im Fall einer Schweizer Ankerhemmung besteht das Ankerrad in der Regel aus Stahl. Der Handwerker wird nach dem gleichen Verfahren wie für eine traditionelle Radplatte vorgehen. Das Fräsen der Zahnräder erfordert jedoch die Verwendung verschiedener Fräser, normalerweise vier Stück. Es kann mit einer Zahnradfräsmaschine oder einer Drehmaschine mit einem Teiltisch durchgeführt werden. Die Kosten für Fräser und die zahlreichen für ihre Herstellung erforderlichen Vorgänge machen das Ankerrad zu einem besonders kostspieligen Bauteil. Traditionell werden die Oberflächen der Ankerräder poliert. Diese Oberflächenbearbeitung verhindert, dass das Öl, das die Reibung zwischen der Verzahnung des Ankerrads und den Paletten des Ankers begrenzt, auf den Flächen des Rads abrutscht. Ein Oberflächenbehandlungsverfahren für das Rad, genannt „Epilamage“, ermöglicht es auch, das Öl in der Verzahnung zu halten, ohne dass es auf die Flächen der Radplatte gelangt.
Industriell wird das Ankerrad mit einer Revolverdrehbank gedreht und bearbeitet, die auch die Arme der Radplatte fräsen kann. Das Fräsen der Zahnräder erfolgt auf einer Zahnradfräsmaschine und erfordert auch in diesem Fall die Verwendung mehrerer Fräser und entsprechender Fräsvorgänge.
Das Material (Silizium) und das hier beschriebene Herstellungsverfahren sind identisch mit denen, die für die Herstellung von integrierten Schaltungen verwendet werden, von denen sie eine Anwendung sind. Diese Methode tauchte zu Beginn des 21. Jahrhunderts in der Uhrmacherei auf und bietet zahlreiche Vorteile.
Das Prinzip besteht darin, eine Siliziumplatte mit einer bestimmten Dicke (in der Regel der des fertigen Bauteils) durch fotolithographische Verfahren zu schneiden (zu gravieren). Diese Methode ermöglicht die Herstellung der komplexesten Profile mit einer Präzision im Bereich von Mikrometern. Je nach Größe der herzustellenden Bauteile können mehrere Hundert Teile gleichzeitig auf derselben Substratplatte hergestellt werden. Die komplexesten Profile können ohne die Nachteile von Fräswerkzeugradien oder sogar von Drahten einer Elektroerosionsmaschine erhalten werden. Da dieses Verfahren keine mechanischen Belastungen erzeugt, ist es möglich, sehr feine Bauteile (wie Federn usw.) herzustellen oder sie zu durchbrechen, um das Gewicht zu reduzieren, was besonders vorteilhaft für das Ankerrad ist. Silizium ist ein Material mit höherer Härte als Stahl, einem ausgezeichneten Elastizitätsmodul und Amagnetismus. Die Fortschritte dieser Technologie und ihr Erfolg machen sie immer attraktiver in Bezug auf Produktionskosten und neigen dazu, sich für die Herstellung vieler Komponenten zu verbreiten (insbesondere für das Hemmungssystem und das Regulierorgan).