DIE UNRUH
Die Unruh und die Unruhspirale bilden das Regulatororgan einer Uhr. Die Unruh ist ein großes Schwungrad mit möglichst großer Trägheit, um den Einfluss äußerer Faktoren (Stöße, Schmierung usw.) zu begrenzen. Verschiedene Legierungen können für ihre Herstellung verwendet werden. Idealerweise strebt man nach maximaler Trägheit und den geringsten Ausdehnungskoeffizienten. Temperaturschwankungen verändern den Trägheitsmoment einer Unruh durch Ausdehnung und Kontraktion des Materials, was sich nachteilig auf die Einstellung einer Uhr auswirken kann. Historisch gesehen kompensierte man diese technischen Verformungen, indem man gespaltene Bimetall-Unruhen herstellte. Eines der Metalle kompensiert die Verformungen des anderen, so bleibt das Trägheitsmoment der Unruh (und damit die Einstellung der Uhr) so stabil wie möglich. In der Regel hat die Unruh nur zwei flache Arme. Der periphere Ring der Unruh wird als Unruhspirale bezeichnet. Die Unruhspirale kann in einigen Fällen Masselotten oder Schrauben enthalten, die ihre Ausbalancierung und Einstellung durch Änderung ihres Trägheitsmoments ermöglichen. Für eine optimale Einstellung muss die Unruh perfekt ausbalanciert sein. Die Unruh ist auf der Unruhwelle (aus Stahl) vernietet, auf der auch das Doppelplättchen (ein Element der Hemmung) und die Unruhspirale befestigt sind. Dann wird das montierte Ensemble ebenfalls wieder ausbalanciert. Um die Reibungspunkte auf ein Minimum zu reduzieren, sind die Zapfen der Unruhwelle konisch und haben einen sehr kleinen Durchmesser (oft weniger als 0,10 mm). Das hohe Gewicht der Unruh und der kleine Durchmesser ihrer Zapfen machen sie sehr zerbrechlich. Daher hat sich im Laufe des 20. Jahrhunderts der Einsatz von Stoßsicherungen weitgehend durchgesetzt.
Christian Huygens, ein niederländischer Mathematiker, Astronom und Physiker, der gleichzeitig mit Galileo Galilei einige Studiengebiete teilte (Astronomie, Pendel), entdeckte im Dezember 1659 die Theorie der Isochronie der Zykloide. Nach dieser Theorie ist die Periode eines Pendels konstant, unabhängig von seiner Amplitude, wenn das Pendelende auf einer zykloidalen Ebene verläuft. Diese Theorie regelt auch heute noch alle Berechnungen im Zusammenhang mit der Einstellung und Genauigkeit von Uhren. Huygens ist auch bekannt dafür, als Erster eine flache Unruhspirale mit einer Ringunruh verbunden zu haben. Eine Erfindung, die es ermöglichte, Reiseuhren (Schiffschronometer) und später Uhren zu entwickeln. Obwohl seitdem zahlreiche Versuche und Forschungen unternommen wurden, um leistungsfähigere mechanische Oszillatoren zu entwickeln (Präzision, Frequenz usw.), bleibt Huygens‘ Erfindung bis heute unübertroffen. Uhrmacher erkannten schnell, dass zwei der Faktoren, die die Genauigkeit einer Uhr am meisten beeinträchtigen, die Schwerkraft und Temperaturunterschiede sind. Abraham-Louis Breguet erfand daher 1801 das Tourbillon, um die Auswirkungen der Schwerkraft auszugleichen. Um der Ausdehnung durch Temperaturänderungen entgegenzuwirken, entwickelten Uhrmacher gespaltene Bimetall-Unruhen. Die Ausdehnung des ersten Metalls steht mechanisch der des zweiten Metalls entgegen, was zu einer thermischen Kompensation mit minimierten Änderungen des Trägheitsmoments der Unruh führt. Diese Art von Unruh verschwand im Laufe des 20. Jahrhunderts mit der Erfindung von Invar im Jahr 1907 durch Charles-Edouard Guillaume. Diese Legierung aus Eisen und Nickel hat einen extrem geringen Ausdehnungskoeffizienten. Sie fand in vielen Anwendungsbereichen Anwendung (Messtechnik, Kryogenik, Uhrmacherei usw.) und trug sogar zur Erfindung des Fernsehens bei, wofür Guillaume 1920 den Nobelpreis für Physik erhielt. Die aus dieser Eisenlegierung (64%) und Nickel (36%) hergestellten Unruhen unterliegen einer so vernachlässigbaren thermischen Einflussnahme, dass sie eine einmetallische Zusammensetzung und eine Ringform wieder aufnehmen werden. Seit Beginn des 21. Jahrhunderts tauchen neue Materialien auf und finden sich manchmal in der Zusammensetzung von Unruhen. Die Trägheit einer Unruh sollte sich idealerweise an ihrem Rand befinden, während ihr Zentrum so leicht wie möglich sein sollte. Daher finden sich manchmal Unruhen (zum Beispiel) aus Titan (amagnetisch, robust, leicht und geringe Ausdehnung), die Massen aus Gold an ihren Unruhspiralen tragen, wieder.
Es wurden viele weitere Materialkombinationen mit diesem Ziel experimentiert.
Zwei Komponenten bilden die Unruh: Ihr Schwungrad und ihre Welle. Die Welle besteht aus Stahl und kann leicht auf einer Uhrmacherdrehbank und einer manuellen Drehbank gedreht werden. Für das Schwungrad können Dreharbeiten an einer Drehbank oder mit einem Stechbeitel durchgeführt werden. Das Ausschneiden der Arme kann manuell mit einer Laubsäge erfolgen. Nachdem das Schwungrad hergestellt und dekoriert wurde, befestigt der Uhrmacher es auf seiner Welle genauso wie ein Räderbrett auf seinem Zahnrad und balanciert das Ensemble zum ersten Mal aus, indem er etwas Material unter dem Ring der Unruh an der Stelle fräst, an der sich das Unwuchtgewicht befindet. Die Unruh als solche ist dann abgeschlossen. Damit es jedoch funktionieren kann, muss ihm noch das Doppelplättchen montiert werden, das direkt unter der Unruh auf ihre Welle genietet wird, während die Schraubenmutter der Unruhspirale letztere über der Unruh befestigt. Das so montierte Hemmungs-Ensemble muss erneut ausbalanciert werden, bevor es in das vollständige Uhrwerk integriert wird, und danach kann mit der Feineinstellung der Uhr begonnen werden.
Auf industrieller Ebene werden das Schwungrad der Unruh und ihre Welle in der Regel von einer Automatendrehmaschine bearbeitet. Neben den Dreharbeiten für diese beiden Komponenten kann auch das Fräsen der Arme auf derselben Maschine durchgeführt werden. Auf diese Weise sind alle Dreh- und Fräsoperationen perfekt konzentrisch, und die Unruh ist besser ausbalanciert. Die gewählten Methoden für die Fertigungs-, Dekorations-, Montage- und Ausgleichsoperationen werden dann je nach Uhrenserie festgelegt (Handpolitur oder Trommelpolitur, manuelles oder maschinelles Räumen usw.). Wie bei jeder Fertigungsmethode wird die Unruh vor und nach jeder Montageoperation ausbalanciert.
Es gibt keine wirklich hochtechnologische Methode bei der Herstellung von Unruhen. Einige Elemente der Unruh (z. B. die Gewichte eines Ringes) können jedoch aus High-Tech-Materialien (z. B. Silizium) hergestellt werden, was in solchen Fällen den Einsatz von Verfahren aus den neuesten Spitzentechnologien (Photolithographie) implizieren würde.