Mechanische Prinzipien › Die Komplikationen

LA MESURE DE TEMPS COURTS

MENÜ

1. Allgemeines

Der Chronograph ist eine Vorrichtung, die entwickelt wurde, um die zwischen zwei Ereignissen verstrichene Zeit präzise zu messen. Seine Geschichte ist geprägt vom Einfluss mehrerer visionärer Uhrmacher, Uhrmacherinnen, die mit ihren Erfindungen die Grundlagen für diesen komplexen Mechanismus gelegt haben, den wir heute kennen.

2. Chronograph oder Chronometer?

Zwischen diesen beiden Begriffen kommt es manchmal zu Verwechslungen. Der Chronograph bezeichnet einen Mechanismus zur Kurzzeitmessung, der unabhängig von der Zeitanzeige der Uhr funktioniert. Das Chronometer hingegen bezeichnet eine hochpräzise Uhr, die früher von chronometrischen Observatorien zertifiziert wurde und heute durch die internationale ISO-Norm 3159

3. Geschichte und Etymologie

3.1 Etymologie des Wortes „Chronograph“

Der Begriff „Chronograph“ stammt aus dem Altgriechischen, „chronos“ (χρόνος), was „Zeit“ bedeutet, und „graphein“ (γράφειν), was „schreiben“ bedeutet. Wörtlich ist ein Chronograph ein Instrument, das dazu bestimmt ist, die Zeit zu „schreiben“. Im Laufe seiner Entwicklung verstärkte der Tinten-Chronograph, erfunden von Nicolas Rieussec im Jahr 1821, diese Bedeutung: Das Gerät markierte den Ablauf der Zeit mithilfe eines Tintenstifts und hinterließ eine sichtbare Spur auf einer rotierenden Scheibe. Dieser innovative Mechanismus machte Rieussec zum Pionier des Chronographen, wie wir ihn heute kennen. Aus diesem Grund wäre es heute treffender, von einem „Chronoskop“ zu sprechen.

3.2 Geschichte des Chronographen

Louis Moinet (1768-1853)
Louis Moinet, ein genialer französischer Uhrmacher, wird als einer der Erfinder des Chronographen anerkannt, da sein Terzenzähler einige Jahre vor dem Chronographen von Rieussec entwickelt wurde. 1816 meldete Moinet ein Patent für einen Chronographen an, der Zeitspannen mit einer unglaublichen Präzision von 1/60 Sekunde messen konnte. Um dies zu erreichen, entwickelte er ein Regulierorgan mit 30 Hz Schwingung (gegenüber 3-5 Hz bei einer modernen herkömmlichen Uhr). Auch wenn man sich die Auswirkungen auf die Schmierung vorstellen kann, auf die Gangreserve und auf den Verschleiß der Komponenten, den eine solche Frequenz erforderte, hat die Arbeit von Moinet dazu beigetragen, die Grundlagen für eine präzise Zeitmessung in praktischen Anwendungen zu legen.

Nicolas Rieussec (1781-1866)

Einer der grundlegenden Momente in der Geschichte des Chronographen geht auf das Jahr 1821 zurück, als Nicolas Rieussec, ein französischer Uhrmacher, Uhrmacherin, den Tinten-Chronographen erfand. Rieussec, der ein besonderes Bedürfnis der Pferderennen erfüllen wollte, entwickelte einen Mechanismus, bei dem ein Stift, mit Tinte, bei jeder Aktivierung eine sichtbare Markierung auf einer sich drehenden Scheibe hinterließ. Diese innovative Vorrichtung ermöglichte es ihm, die verstrichene Zeit genau zu messen, was bis dahin mit herkömmlichen Uhren schwer zu messen war. Der „Tinten-Chronograph“ von Rieussec ist somit der Ursprung der Funktion, die man heute unter dem Namen „Chronograph“ kennt. Zu diesem Zeitpunkt der Geschichte des Chronographen verfügte der Mechanismus nur über eine Start- und Stoppfunktion; die „Nullstellung“ gab es noch nicht, und sie wurde manuell durch den Austausch der aufgelegten kalibrierten Pappscheibe auf dem Zifferblatt des rotierenden Mechanismus vorgenommen.

Frédérick-Louis Fatton (1812-1876)

Er ist der Schüler von Abraham-Louis Breguet, der seine Arbeit lobt und fördert, ebenso wie die von Rieussec. Fatton meldet 1822, nur wenige Monate nach Rieussec, das Patent für einen Chronographen (mit Tinte) an, dessen Zifferblatt feststeht. Hier ist es der Zeiger der sich bewegt und von einem Tintenreservoir versorgt wird.

3.3 Urheberschaft der Erfindung

Es ist schwierig, die Urheberschaft des Chronographen einem einzigen Uhrmacher zuzuschreiben, da so viele gemeinsam zu seiner Erfindung und Entwicklung beigetragen haben. Eine vollständige Liste der Uhrmacher, die zur Entwicklung des (der) Chronographen beigetragen haben, ist unmöglich, aber wir können noch Namen wie John Arnold, Abraham-Louis Breguet, Joseph-Thaddeus Winnerl, Abraham-Louis Perrelet oder auch Adolphe Nicole nennen, die Systeme wie die Nullstellung mittels Herzstück, die Integration einer unabhängigen Sekunde in das Uhrwerk der Uhr, den Einknopf-Chronographen oder den Schleppzeiger-Chronographen zum Beispiel entwickelt haben.

Von der Tinte, die Rieussec verwendete, um die Zeit zu markieren, bis zur unabhängigen Nullstellung von Winnerl – jeder dieser Erfinder spielte eine bedeutende Rolle in der Entwicklung der Uhrmacherkunst und bei der Entwicklung sowohl anspruchsvoller als auch präziser Zeitmessmechanismen.

4. Integrierter Chronograph oder zusätzliches Modul?

Der Chronograph ist ein Mechanismus zur Kurzzeitmessung, der zum traditionellen Mechanismus der Uhr, der die Zeit anzeigt, hinzukommt. Man unterscheidet zwei Herangehensweisen bei der Konstruktion eines Chronographen. Die erste besteht darin, den Chronographenmechanismus von Anfang an in das Uhrwerk zu integrieren. Diese Art der Konstruktion bedeutet, dass das Uhrwerk ausschließlich für Uhren mit einem Chronographen verwendet wird. Es wird allgemein angenommen, dass eine integrierte Konstruktion authentischer und von höherer Qualität ist als ein zusätzlicher Mechanismus.

Die zweite Lösung zur Herstellung eines Chronographen besteht darin, ein traditionelles Uhrwerk zu verwenden, das für die Anzeige der Stunden, Minuten und Sekunden bestimmt ist, und diesem einen zusätzlichen Mechanismus (Modul genannt) zu überlagern, der sämtliche für die Chronographenfunktion spezifischen Bauteile integriert. Diese Lösung minimiert die Entwicklungskosten und bietet eine große logistische Flexibilität, da ein Modul auf verschiedenen Basisuhrwerken montiert werden kann und ein Basisuhrwerk Module für Komplikationen unterschiedlicher Art aufnehmen kann.

5. Säulenrad oder Schaltnocken (Kurvenscheibe)?

Die verschiedenen Funktionen des Chronographen (Start, Stopp, Nullstellung, Funktionen des Schleppzeigers usw.) werden durch eine Kurvenscheibe gesteuert, von der es zwei Arten gibt:

5.1 Das Säulenrad

Es handelt sich um eine kreisförmige Kurvenscheibe mit einer Klinkenverzahnung an ihrer Basis, die von einer variablen Anzahl vertikaler Pfeiler überragt wird: den Säulen. Bei einem solchen Mechanismus bewirkt jeder Druck auf einen der Drücker dreht das Säulenrad um einen Schritt seiner Schaltzähne weiter. Die Kupplungswippe(n), der(die) Hammer und die Bremse(n) haben einen Finger, der sie in Anlage an den Umfang der Säulen hält.

Bei jeder Weiterschaltung des Säulenrads (Druck auf einen Drücker) befinden sich die Finger der Wippen, Hämmer und Bremsen gleichzeitig auf dem Umfang der Säule oder in der zwischen zwei Säulen liegenden Vertiefung, wodurch die verschiedenen Bauteile des Chronographen in einer genau festgelegten Reihenfolge und Bewegungsamplitude verstellt werden können. Durch seine Bauweise dreht sich das Säulenrad nur in eine Richtung.

5.2 Die Schaltschwinge

Es ist eine Kurvenscheibe, in der Regel auf zwei Ebenen (zwei konzentrische, miteinander verbundene Kurvenscheiben), manchmal auf drei Ebenen, die es ermöglicht, alle Funktionen des Chronographen zu orchestrieren. Im Gegensatz zum Säulenrad führt die Schaltschwinge bei der Startbetätigung eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn und bei der Stoppbetätigung eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn aus. Die Schaltschwinge führt somit eine Hin- und Herbewegung aus, die ihr ihren Namen gibt. Die Nullstellbetätigung bewegt die Schaltschwinge in eine dritte Position, wodurch die Bremse gelöst und der/die Hammer betätigt werden.

6. Horizontale Kupplung oder vertikale Kupplung?

Der Chronograph bezieht seine Energie aus dem Uhrwerk der Basis und wird in der Regel durch das Sekundenrad des Uhrwerks angetrieben. Der Chronographenmechanismus muss daher mit dem Basiswerk gekuppelt sein, wenn er läuft, und ausgekuppelt sein, wenn er stillsteht. Es gibt zwei Kupplungsmethoden:

6.1 Horizontale Kupplung

Die horizontale Kupplung war die einzige verwendete Art, bis am Ende des 20^. Jahrhunderts die vertikalen Kupplungen aufkamen. Bei dieser Art von Mechanismus verlängert sich der Zapfen des Sekundenrads über die Oberfläche seiner Brücke hinaus. Darauf wird das stehende Rad aufgepresst, das sich mit derselben Geschwindigkeit wie das Sekundenrad dreht (im Allgemeinen 1 U/min). Die Kupplungswippe schwenkt um die Achse des Sekundenrads und des stehenden Rads und trägt das Kupplungsrad (oder Zwischenrad des Chronographen). Das stehende Rad und das Kupplungsrad werden ständig durch das Sekundenrad angetrieben, unabhängig davon, welche Funktion des Chronographen aktiviert ist (Start oder Stopp). Die Kupplungswippe endet mit einem Finger, der durch die Wirkung der Feder der Kupplungswippe im Kontakt mit dem Säulenrad gehalten wird.

Durch Aktivieren der Funktion „Start“ über den dafür vorgesehenen Drücker rückt das Säulenrad um einen Schritt vor, und der Finger der Kupplungswippe fällt in den Raum zwischen zwei Säulen des Säulenrads. Die Kupplungswippe dreht sich somit um ihre Achse und führt das Kupplungsrad in einer zum Kronrad konzentrischen Bewegung mit, mit dem es im Eingriff bleibt. Am Ende dieser Bewegung kommt das Kupplungsrad mit dem Chronographenrad in Kontakt und treibt es an. Gleichzeitig wird die Bremse gelöst, und der Chronograph startet. Diese Konstruktion wird für ihren historischen und authentischen Charakter geschätzt. Sie weist jedoch den Nachteil eines (begrenzten) Risikos von Ungenauigkeiten beim Start der Messung auf, aufgrund der Distanz, die das Kupplungsrad zurücklegen muss. Da sich das Kupplungsrad außerdem ständig dreht, kann es zu einer minimalen Verschiebung zwischen der Position der Verzahnung des Kupplungsrads und der des Chronographenrads kommen, wenn diese zu greifen beginnen. Diese beiden Unvollkommenheiten des Systems führten zur Entwicklung von Chronographen mit vertikaler Kupplung.

6.2 Vertikale Kupplung

Es gibt verschiedene Konstruktionen vonvertikale Kupplungen. Das allgemeine Prinzip besteht darin, das Kupplungsrad auf das Zwischenrad des Chronographen zu setzen, oder direkt auf das Rad des Chronographen, mit dem es konzentrisch verläuft. Beim Betätigen des Starts des Chronographen hebt sich das Kupplungsrad in Kontakt mit dem Zwischenrad des Chronographen oder dem Rad des Chronographen, indem es auf seiner Achse gleitet, während es weiterhin vom Sekundenrad angetrieben wird. Zwischen den beiden Rädern sind der Kupplungshebel und die Kupplungsfeder angeordnet, die den perfekten und sofortigen Antrieb des Chronographenrads garantieren.

7. Zähler und Skalen

Ein Chronograph zeigt mindestens die Messung der Sekunden. Diese wird durch einen Zeiger, normalerweise zentral, für eine präzisere und einfachere Ablesung. Die Sekundenskala ist im Allgemeinen in mehrere Unterteilungen gegliedert. Diese entsprechen der Frequenz des Regulierorgans der Uhr. So wird beispielsweise bei einem Regulierorgan, das mit 18 000 A/h (also 2,5 Hz) schwingt, der Zeiger des Chronographen 5 Sprünge pro Sekunde ausführen (1/20 Sekunde), während bei einem Regulierorgan, das mit 5 Hz schwingt, die Sekunde in 10 Sprünge des Chronographenzeigers unterteilt wird (Genauigkeit auf 1/10 Sekunde).

Die Sekunde wird häufig durch einen Zähler (Totalisator) für die Minuten ergänzt. Auch wenn er ebenfalls im Zentrum angezeigt werden kann, erscheint der Minutenzähler (Abbildung 1) im Allgemeinen auf einem Zifferblatt versetzt (exzentrisch) angezeigt. Bei jeder Minute, also bei jeder Umdrehung des Chronographenzeigers, rückt der Minutenzähler um eine Teilung vor. Die Minutenzähler sind oft in Abschnitten von 30, 45 oder 60 Minuten unterteilt.

Abbildung 1

Minutenzähler

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Ce compteur de minutes est souvent complété par un compteur d’heures (Figure 2) disposant généralement de son propre cadran reporté et affichant une graduation sur 12 ou 24 heures.

Abbildung 2

Stundenzähler

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Der Sprung der Anzeige der Minuten- und Stundenzähler kann schleppend, semi-instantan oder instantan sein (Abbildung 3).

Abbildung 3

Verschiedene Zählersprünge

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8. Telemeter, Tachymeter, Pulsometer?

Verschiedene Umrechnungsskalen, sogar Rechenschieber, können konzentrisch zur Einteilung der Sekunden des Chronographen angezeigt werden. Diese können eingraviert oder tampondruckt auf das Zifferblatt, auf einen Chaton-Ring oder auf eine Lünette, feststehend oder drehbar, sein.

8.1 Das Telemeter

Es ermöglicht die Messung einer Entfernung anhand der Schallgeschwindigkeit. Sein Einsatz ist hauptsächlich militärisch. Zum Beispiel, um die Entfernung zu bestimmen, die eine gerade abgeschossene Granate zurückgelegt hat. Dabei wird der Chronograph gestartet, wenn man die Granate explodieren sieht, und angehalten, wenn man den Schall der Explosion wahrnimmt. Beträgt der Unterschied 7,4 Sekunden, ist die Granate in 2,5 km Entfernung von ihrem Abschusspunkt explodiert. Aufgrund der Notwendigkeit, das Ereignis (Explosion) zu sehen und dessen Schall (selbst auf große Entfernung) wahrzunehmen, hat das Telemeter kaum andere Anwendungen, außer zu bestimmen, in welcher Entfernung ein Blitz eingeschlagen ist (Abbildung 4).

Abbildung 4

Telemeter

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8.2 Das Tachymeter

Dies ist eine Skala, die es ermöglicht, eine Geschwindigkeit oder eine Taktzahl zu messen. Auch hier benötigt man einen Bezugswert. Um beispielsweise die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu berechnen, braucht man einen Bezugswert für die Distanz (zum Beispiel 1 km). Die meisten Autobahnen haben Markierungen, die genau 1 km voneinander entfernt sind. Durch die Messung der exakten Zeit, die ein Auto benötigt, um 1 km zurückzulegen (zum Beispiel 21,5 s.), kann man seine tatsächliche Geschwindigkeit präzise bestimmen (167,4 km/h in unserem Beispiel).

Man kann auch die Stundenproduktion einer Maschine ermitteln, indem man die Zeit misst, die sie zur Herstellung eines Bauteils benötigt. Dauert der vollständige Produktionszyklus eines Teils also 12 Sekunden, produziert die Maschine 300 Teile pro Stunde (Abbildung 5).

Abbildung 5

Tachymeter

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8.3 Das Pulsometer

Man nannte früher Uhren mit einem Pulsometer umgangssprachlich „Ärzteuhren“. Um die Anzahl der Herzschläge eines Patienten pro Minute zu berechnen, reicht es aus, die Dauer einer begrenzten Anzahl von Schlägen zu messen. Zeigt die Skala beispielsweise ein Pulsometer für 30 Schläge an, genügt es, die Gesamtdauer von 30 Schlägen zu messen, um deren Anzahl pro Minute zu ermitteln. Diese Skala ermöglichte es den Ärzten somit, bei dieser Messung Zeit zu sparen. (z. B.: 30 Schläge in 22,5 s ergeben einen Herzrhythmus von 80 Schlägen pro Minute) (Abbildung 6).

Abbildung 6

Pulsometer

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10. CHRONOGRAPH „FLYBACK“ (FLYBACK)

Dieser Mechanismus wurde für Flugzeugpiloten entwickelt, damit sie keine Zeit zwischen zwei Zeitmessungen im Zusammenhang mit der Steuerung des Anflugs ihres Luftfahrzeugs verlieren. Wenn der Chronograph eingekuppelt ist, genügt ein einfacher Druck auf den Drücker zur Nullstellung ermöglicht es, die Funktionen Stopp, Nullstellung und Start gleichzeitig und sofort auszuführen, sodass mit einem einzigen Druck zur nächsten Messung gewechselt werden kann.

12. EINKNOPF-CHRONOGRAPH

Wie der Name schon sagt, wird die gesamte Steuerung dieser Art von Chronograph über einen einzigen Drücker ausgeführt. Die drei Funktionen des Chronographen (Start, Stopp und Nullstellung) folgen bei jedem Drücken des Drückers zyklisch aufeinander.