Mechanische Prinzipien › Die Funktionsweise des mechanischen Uhrwerks

VERTEILERORGAN – SCHWEIZER ANKERHEMMUNG

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Video: Diskussion über die Schweizer Ankerhemmung mit Dominique Büser

Tatsächliche Funktionsgeschwindigkeit (21’600A/h)

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1. Allgemeines

Im Allgemeinen ist die Hemmung das Verteilerorgan einer Uhr, eines Pendels oder einer Grossuhr. Die Schweizer Ankerhemmung wird für ihre Robustheit, ihre Präzision und ihre relativ einfache Herstellung geschätzt.

Seit ihrem Erscheinen hat sich diese Hemmung sowohl durch ihre technischen als auch durch ihre wirtschaftlichen Qualitäten als Norm durchgesetzt.

2. Geschichte

Die Schweizer Ankerhemmung entstand in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts und verbesserte die Prinzipien der älteren und weniger effizienten englischen Ankerhemmung.

Um 1842 trug Georges-Auguste Leschot, ein Schweizer Uhrmacher, zur Industrialisierung dieser Hemmung bei, was ihre großflächige Verbreitung ermöglichte. Im Laufe der Jahrzehnte perfektionierten die Schweizer Manufakturen sie und machten sie zu einem Grundpfeiler der modernen Uhrmacherei.

3. Rolle der Hemmung

Die Hemmung hat zwei Hauptaufgaben. Sie muss zunächst das Räderwerk des Zeigerwerks anhalten, um es punktuell und regelmäßig freizugeben. Wenn die Hemmung nicht existieren würde, würde nämlich die gesamte Energie des Federhauses würde sich in wenigen Sekunden durch das durchgehende Räderwerk auflösen, das durchdrehen würde. Die Hemmung blockiert also die Energie des Räderwerks und lässt sie punktuell … entweichen, was ihr ihren Namen einbringt. (Man bemerkt, dass sich auf der obigen Animation links das Ankerrad (Hemmungsrad) in kleinen Sprüngen vorwärtsbewegt, aber die meiste Zeit stillsteht).

Die Hemmung muss auch die Schwingungen des Regulierorgans aufrechterhalten, indem sie ihm einen regelmäßigen Impuls überträgt. Da das Regulierorgan ein Oszillator ist, hat die Hemmung auch die Aufgabe, eine lineare Bewegung (die Drehung des durchgehenden Räderwerks) in eine oszillierende Bewegung (die Schwingungen der Unruh-Spirale) umzuwandeln (obige Animationen).

4. Beschreibung und Bestandteile

Die Schweizer Ankerhemmung gehört zur Familie der freien Hemmungen.

Die Schweizer Ankerhemmung besteht aus folgenden Elementen:

Das Ankerrad (Hemmungsrad). Es wird im Allgemeinen aus Stahl, aus Nickel-Phosphor (UV-LIGA), oder aus Silizium (DRIE)

Der Anker. Er wird im Allgemeinen aus Stahl hergestellt, oder auch aus Messing oder aus Glucydur, mit Paletten aus Rubin, oder vollständig aus Nickel-Phosphor oder Silizium.

Das Doppelplateau. Es besteht aus dem großen und dem kleinen Plateau, die durch ein Rohr miteinander verbunden sind. Es wird aus relativ duktilen Materialien hergestellt, die sich zum Einpressen eignen (Stahl, Messing oder Glucydur usw.). Da Silizium zu spröde ist, eignet es sich nicht zur Herstellung von Doppelplateaus. Der Ellipsenstift, meist aus Rubin (synthetischem Korund), wird auf das große Plateau geklebt oder eingekittet.

5. Vorteile und Nachteile der Schweizer Ankerhemmung

Vorteile

• Präzision : Die Schweizer Ankerhemmung ist eine ausgereifte Hemmung, die eine hervorragende Ganggenauigkeit ermöglicht.
• Zuverlässigkeit : Sie widersteht besonders gut Stößen und Lageveränderungen. Damit eignet sie sich hervorragend für den Einsatz in Armbanduhren.
• Industrielle Fertigung : Unabhängig von den bei der Herstellung ihrer Bauteile verwendeten Materialien ist die Fertigung von Schweizer Ankerhemmungen beherrscht und wirtschaftlich.
• Kundendienst : Mit Ausnahme der Hemmungen aus Silizium kann die Schweizer Ankerhemmung (Fertigstellung) unabhängig vom Alter der Uhr problemlos reguliert werden.

Nachteile

• Reibungen : Obwohl die Materialien der Komponenten der Hemmung (Stahl-Rubin, Silizium) gewählt werden, um die Reibung zu minimieren, bleiben diese zahlreich. So interagieren die Zähne aus Stahl des Ankerrads (Hemmungsrad) ausschließlich durch Gleitreibung mit den Rubin-Paletten des Ankers. Die Schweizer Ankerhemmung allein absorbiert etwa 30% der Nennenergie des Federhauses. Hemmungen aus Silizium erzielen heute bessere Wirkungsgrade.
• Wartung : Bei einer traditionellen Fertigung (Stahl und Rubin) erfordert sie eine sorgfältige Schmierung, die regelmäßig erneuert werden muss, um gute Leistungen zu gewährleisten und den Verschleiß zu begrenzen. Hemmungen aus Silizium bieten ebenfalls eine Lösung für dieses Problem, da die meisten von ihnen ohne Schmierung funktionieren können.

6. Funktionsweise

Die Funktionsweise der Schweizer Ankerhemmung lässt sich in vier Phasen unterteilen, die sich unveränderlich nach demselben Zyklus bei jeder Halbschwingung der Regulierorgan. Diese vier Phasen sind:

1. Die Ruhe
2. Die Auslösung
3. Der Impuls
4. Die Sicherheiten

Im Folgenden beschreiben wir die Wirkung jedes Bauteils während jeder der vier Phasen:

1. Die Ruhe

Während dieser Phase steht das gesamte Räderwerk still, blockiert durch die Hemmung.

Doppelplateau:

Es ist das einzige Element der Hemmung, das sich dann bewegt.

Während der Ruhephase führt das Doppelplateau seinen aufsteigenden Zusatzbogen frei aus α, dann seinen absteigenden Zusatzbogen β (siehe unten, Abbildung 1, Punkt 1). Es handelt sich um den Winkel, den die Doppelplatte (und somit die Unruh) während des Stillstands des Ankerrads (Hemmungsrad) und des Ankers durchläuft.

Anker:

Der Anker steht still. Der Stab des Ankers wird durch den Begrenzungsstift in Anlage gehalten (siehe unten, Abbildung 1, Punkt 2) durch den Zahn des Ankerrads (Hemmungsrad) unter der Wirkung des Zugs (siehe Registerkarte Der Zug).

Ankerrad (Hemmungsrad):

Wie der Anker steht auch das Rad still. Einer seiner Zähne liegt auf der Ruhefläche der Palette des Ankers an (siehe unten, Abbildung 1, Punkt 3).

Abbildung 1: Die Ruhe

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2. Le dégagement

Durant cette phase, la roue d’échappement et le rouage de finissage reviennent très légèrement en arrière.

Double plateau:

La phase du dégagement débute lorsque la cheville de plateau entre en contact avec la fourchette (Figure 2, point 4). La phase de dégagement du double plateau correspond à l’angle α qu’il parcourt, tandis que la cheville de plateau pousse la fourchette de l’ancre (Figure 3).

Ancre:

La phase de dégagement de l’ancre correspond à l’angle β qu’elle parcourt au cours de l’action de la dent de la roue d’échappement sur le plan de repos de la palette (Figure 3). La phase de dégagement se termine lorsque la dent de la roue se trouve, théoriquement, sur le bec de repos de la palette (Figure 4, point 5).

Roue d’échappement:

Par le levier que constituent l’ancre et sa géométrie, la roue d’échappement recule légèrement durant la phase de dégagement (recul géométrique, env. 0,15-0,25°) puis poursuit son mouvement en se détachant brièvement du plan de repos de la palette (recul dynamique, env. 0,04°). La somme du recul géométrique et du recul dynamique définit l’angle γ (Figure 3). Enfin, la roue d’échappement reprend son sens de rotation habituel sous l’effet de l’énergie motrice. Comme pour l’ancre, on considère que la phase de dégagement se termine lorsque la dent de la roue se trouve, théoriquement, sur le bec de repos de la palette (Figure 4, point 5).

Abbildung 4

Ende der Auslösung

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3. Der Impuls

In dieser Phase überträgt die Hemmung die vom Federhaus empfangene Energie über das Minutenräderwerk an das Regulierorgan.

Doppelplateau:

Der Beginn des Impulses erfolgt, wenn die Ankergabel den Ellipsenstift einholt (Abbildung 5, Punkt 6). Die Impulsphase des Doppelplateaus entspricht dem Winkel δ zurückgelegt, während die Ankergabel den Ellipsenstift schiebt (Abbildung 6). Die Impulsphase beginnt vor dem Toten Punkt und endet nach diesem (Abbildung 7).

Anker:

Die Impulsphase des Ankers entspricht dem Winkel ε (Abbildung 6), den er beschreibt, während die Impulsspitze des Zahns des Ankerrads die Impulsfläche der Palette durchläuft. Die Impulsphase endet, wenn sich die Impulsspitze des Zahns des Ankerrads auf der Impulsspitze der Palette befindet (Abbildung 8).

Ankerrad (Hemmungsrad):

Die Impulsphase des Ankerrads entspricht dem Winkel, den es während der Einwirkung der Impulsfläche seines Zahns auf die Impulsfläche der Palette zurücklegt. Der Impuls beginnt, wenn die Ruhespitze der Palette in Kontakt mit der Impulsfläche der Palette kommt (Abbildung 5, Punkt 7) und endet, wenn die Impulsspitze des Zahns die Impulsspitze der Palette erreicht (Abbildung 8, Punkt 8).

Abbildung 8

Ende des Impulses

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4. Les sécurités

Les sécurités sont des angles parcourus par la roue d’échappement et l’ancre, en pure perte, juste après la phase d’impulsion.

Double plateau:

Au début de la phase des sécurités, la cheville de plateau perd le contact avec la fourchette de l’ancre (Figure 9, point 9). Le double plateau entame alors librement son arc supplémentaire ascendant α‘ puis son arc supplémentaire descendant β‘ (Figure 9).

Ancre:

L’angle de sécurité de l’ancre s’appelle le chemin perdu. C’est l’angle que parcourt la baguette de l’ancre dès lors que la dent de la roue d’échappement entre en contact avec le plan de repos de la palette (Figure 10, point 11) et l’instant où la baguette de l’ancre entre en contact avec la goupille de limitation sous l’effet du tirage (Figure 11, point 12).

Roue d’échappement:

L’angle de sécurité de la roue d’échappement s’appelle la chute. La chute correspond à l’angle parcouru par la roue dès lors qu’une de ces dents quitte le plan d’impulsion de la palette (Figure 9, point 10) et qu’une autre dent entre en contact avec le plan de repos de l’autre palette (Figure 10, point 11).

Abbildung 11

Ende des verlorenen Weges

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Hinweis:

Für eine vollständige Darstellung der Funktionsweise der Schweizer Ankerhemmung siehe die beiden Animationen am Anfang dieser Seite.

7. Definition verschiedener Winkel

1. Die Doppelellipse (de facto die Unruh)

Beschreibung der verschiedenen Winkel der Doppelellipse (und somit der Unruh) während zweier Halbschwingungen (einer Schwingung).

(*) Wichtig:

Wenn das Ankerrad (Hemmungsrad) führt seinen dynamischen Rückschlag durch (siehe Registerkarte Funktionsweise), der Anker setzt seine Bewegung fort, angetrieben durch den Ellipsenstift. Sobald das Ankerrad (Hemmungsrad) seine Vorwärtsbewegung wieder aufnimmt, findet der Zahn des Rades wieder Kontakt mit der Impulsfläche der Palette des Ankers, und die auf die Unruh übertragene Impulsphase beginnt. Während dieser Zeitspanne wurde der Kontakt zwischen dem Ellipsenstift und der Ankergabel kurz unterbrochen, und die Doppelscheibe (und somit die Unruh) hat frei einen kleinen Winkel zwischen dem Ende der Auslösung und dem Beginn des Impulses zurückgelegt (Winkel, die oben als der freie Lauf der Unruh beschrieben wurden).

2. Der Anker

2.1 Gesamter Hebungswinkel (Abbildung 12)

Der gesamte Hebungswinkel des Ankers entspricht der Verschiebung des Stabs von des Ankers zwischen den beiden Begrenzungsstiften (oder Steinen). Er entspricht der Summe der Winkel der Auslösung, des Impulses und des verlorenen Wegs, und sein Wert liegt in der Regel zwischen 12° und 20°.

Abbildung 12

Hebungswinkel des Ankers

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2.2 Virtueller Eingriffswinkel (Abbildung 13)

Dies ist der Winkel zwischen der Ruhespitze der Palette (siehe Anker) und dem Punkt, an dem der Zahn des Ankerrads auf die Ruhefläche der Ankerpalette fällt.

2.3 Winkel des verlorenen Wegs (Abbildung 13)

Dies ist der Winkel, den der Anker zwischen dem Ende des Impulses und dem Anschlag der Ankergabel an der Begrenzungsstift (oder dem Hornstift) zurücklegt (siehe Funktionsweise)

Abbildung 13

Winkel des virtuellen Eingriffs und des verlorenen Wegs des Ankers

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2.4 Winkel des Gesamteingriffs (Abbildung 14)

Der Gesamteingriffswinkel entspricht der Summe der Winkel des virtuellen Eingriffs (Abbildung 13 – ) und des verlorenen Wegs (Abbildung 13 – )

Abbildung 14

Gesamteingriffswinkel des Ankers

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8. Organe, die das Ausschwingen verhindern

Während die Unruh ihren zusätzlichen Bogen (aufsteigend oder absteigend) durchläuft, der Ankerliegt durch die Wirkung des Zuges (siehe Register Zug) an einem der beiden Begrenzungsstifte (oder den Bänksteinen) an.

Wenn ein Stoss das Drehmoment des Zuges überwindet, schlägt der Anker gegen den anderen Begrenzungsstift.Am Ende des zusätzlichen absteigenden Bogens der Unruh stösst der Ellipsenstift gegen die Rückseite des Horns, was den sofortigen Stillstand der Uhr verursacht. (Abbildung 15).

Abbildung 15

Ausschwing-Situation

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Um das Ausschwingen zu verhindern, verfügt die Schweizer Ankerhemmung über vier Organe:

• Der Sicherheitsstift
• Die kleine Rolle
• Die Hörner
• Der Ellipsenstift

Wenn die Unruh ihren zusätzlichen Bogen durchläuft, der Sicherheitsstift stützt sich gegen den Umfang der kleinen Rolle ab und verhindert so, dass derAnker gegen den anderen Begrenzungsstift kippt, und somit das Ausschwingen (Abbildung 16).

Abbildung 16

Organe, die das Ausschwingen verhindern (Sicherheitsstift und kleine Platte)

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Die kleine Platte weist eine Kerbe auf, die mit dem Ellipsenstift ausgerichtet ist. Während der Auslösungs- und Impulsphasen (siehe Funktionsweise) ermöglicht diese Kerbe dem Sicherheitsstift, hindurchzugehen, und dem Anker, normal von einem Stift zum anderen zu kippen. Während dieser Phasen ist es das Innere der Hörner, das gegen den Ellipsenstift stösst und so das Ausschwingen verhindert (Abbildung 17).

Abbildung 17

Organe, die das Ausschwingen verhindern (Horn und Ellipsenstift)

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9. Die Stösse

Die verschiedenen Stösse der Schweizer Ankerhemmung sind mit dem Ohr wahrnehmbar. Es handelt sich um das „Tick-Tack“ mechanischer Uhren. Doch wenn das menschliche Ohr ein Tick oder ein Tack wahrnimmt, hat die Hemmung fünf Geräusche aufgrund von fünf Stössen erzeugt. Diese Geräusche liegen so nah beieinander, dass das Ohr nur eines davon hört (ein Tick oder ein Tack).

Die Analyse dieser Geräusche, ausgehend von der Intensität jedes einzelnen und dem Abstand zwischen ihnen, ermöglicht es, Funktionsstörungen oder fehlerhafte Regulierungen der Hemmung aufzudecken. Ebenso ermöglichen die Diagramme einer Zeitwaage die Identifizierung von Problemen im Zusammenhang mit der Hemmung. Für jede Halbschwingung sind diese fünf Stösse die folgenden:

1. Die Auslösung
2. Der Beginn des Impulses des Ankerrads (Hemmungsrad)
3. Der Beginn des Impulses der Unruh
4. Das Ende des Falls
5. Das Ende des verlorenen Wegs

1. Auslösung

Der erste Stoss einer Halbschwingung tritt auf, wenn der Ellipsenstift die Innenseite der Ankergabel berührt (Abbildung 18).

Abbildung 18

Stoss bei der Auslösung

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2. Beginn des Impulses des Ankerrads (Hemmungsrad)

Kurz nach der Auslösung fällt die Ruhenase des Ankerrads (Hemmungsrad) auf die Impulsfläche der Palette. Dies ist der zweite Stoß (Abbildung 19).

Abbildung 19

Stoß beim Beginn des Impulses des Ankerrads (Hemmungsrad)

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3. Beginn des Impulses der Unruh

Die Ankergabel holt den Ellipsenstift ein und überträgt ihren Impuls auf die Unruh über den Doppelrolle. Das ist der dritte Stoß (Abbildung 20).

Abbildung 20

Stoß zu Beginn des Impulses der Unruh

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4. Ende des Falls

Ein Zahn des Ankerrads (Hemmungsrad) tritt in Kontakt mit der Ruhefläche einer Palette des Ankers (Abbildung 21).

Abbildung 21

Stoß am Ende des Falls des Ankerrades (Hemmungsrades)

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5. Ende des verlorenen Weges

Schließlich, am Ende ihres verlorenen Weges, tritt der Stab des Ankers mit einem der Begrenzungsstifte (oder eines Anschlags) in Kontakt (Abbildung 22).

Abbildung 22

Stoß am Ende des verlorenen Weges des Ankers

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10. Analyse der Gangdiagramme

Die Kontrollgeräte für den Gang von Uhren (Zeitwaagen), liefern zahlreiche Informationen wie den momentanen Tagesgang, dieAmplitude und den Wert des Merkzeichens. Ein gutes Lesen der von den Zeitwaagen gelieferten Diagramme ermöglicht es jedoch, zahlreiche Probleme im Zusammenhang mit dem Zeigerwerk-Räderwerk, der Hemmung und dem Regulierorgan zu erkennen.

So zeigt das Diagramm bei einem fehlerfreien Funktionieren einer perfekt regulierten Uhr eine einzige horizontale Linie (Abbildung 23).

Abbildung 23

Wenn das Merkzeichen zu gross ist, erscheinen zwei parallele Linien auf dem Diagramm (Abbildung 24). Die Korrektur besteht darin, das Merkzeichen anzupassen (über den beweglichen Spiralklötzchenträger oder die Spiralrolle (Virole)), und anschliessend die Regulierung neu einzustellen.

Abbildung 24

Wenn die Linie des Diagramms ansteigend ist, geht die Uhr vor (Abbildung 25 links). Umgekehrt geht die Uhr nach, wenn sie sinkt (Abbildung 25 rechts). Es gilt dann, den Gang zu regulieren (durch Änderung der aktiven Länge der Spirale oder des Trägheitsmoments der Unruh).

Abbildung 25

In manchen Fällen wird bei den Uhrwerksmessungen eine Gangschwankung festgestellt, sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Lage (Abbildung 26). Die Korrektur besteht in diesem Fall darin, die Begrenzungsstifte enger zu stellen.

Abbildung 26

Wenn das Diagramm eine regelmäßige Sinuslinie zeigt, ist es sinnvoll, das Zeitintervall zwischen jedem Peak der Sinuskurve zu messen. Wenn die Frequenz der Drehgeschwindigkeit des Sekundenrad entspricht (60 Sek. wenn das Uhrwerk einen Zeiger für Sekunden besitzt), liegt ein Fehler in Bezug auf Unplanheit oder Unrundheit am Sekundenrad vor (Abbildung 27). Die Korrektur besteht dann darin, die Vernietung des Sekundenrads auf seinem Trieb zu überprüfen und zu korrigieren oder das Sekundenrad auszutauschen.

Abbildung 27

Das Diagramm zeigt manchmal eine unregelmäßige und zufällige Linie. In solchen Fällen die Amplitude ist oft zu schwach oder unterliegt zahlreichen Schwankungen (Abbildung 28). In einem solchen Fall wird empfohlen, eine vollständige Revision des Uhrwerks vorzunehmen.

Abbildung 28

Wenn das Diagramm punktuell nahezu vertikale Linien aufweist, wenn die Geräusche der Hemmung sich überschlagen und unregelmäßig werden, und man einen starken Anstieg der Amplitude (oder den vollständigen Verlust der Amplitudeninformation) feststellt, bedeutet dies, dass die Amplitude punktuell zu hoch ist und dass die Unruh Prellen (Abbildung 29). Man kann dann die Zugfeder durch eine Feder mit geringerem Drehmoment ersetzen oder den Wert des Gesamteingriffs der Paletten des Ankers ändern.

Abbildung 29

Mehrfache und unregelmäßige Linien zeigen an, dass die Unruh ständig prellt (Amplitude zu groß) (Abbildung 30). Auch hier wird der Fehler behoben, indem die Zugfeder durch eine Feder mit geringerem Drehmoment oder durch Änderung des Gesamteingriffs der Paletten.

Abbildung 30

Ein Diagramm, das eine Sinuskurve mit enger Frequenz (einige Sekunden) zeigt, weist auf ein Unrundheitsproblem des Ankerrads (Hemmungsrads) (Abbildung 31) hin. Es wird dann empfohlen, das Ankerrad zu ersetzen.

Abbildung 31

Wenn das Diagramm eine zufällige Linie zeigt, die einer geraden Linie überlagert ist, bedeutet dies, dass die Eintrittspalette des Ankers hakt oder verschmutzt ist (Abbildung 32). In diesem Fall wird empfohlen, sorgfältig zu reinigen den Anker und das Ankerrad und gegebenenfalls den Anker oder die Eintrittspalette zu ersetzen.

Abbildung 32

Die vertikalen Striche entlang einer normalen Ganglinie zeigen, dass die Spirale gelegentlich die Rückerstifte oder das Spiralklötzchen (Abbildung 33). Dieser Fehler wird behoben, indem die Geometrie und die Zentrierung der Spirale überprüft werden.

Abbildung 33

Eine zu langsame Stabilisierung des Gangs und der Amplitude zwischen zwei Messpositionen deutet auf ein Problem der Schmierung der Lager der Unruh oder des Räderwerks (Abbildung 34).

Abbildung 34

11. Der Zugwinkel

Der Zugwinkel ist eine Sicherheit, die den Stab des Ankers in Anlage gegen die Begrenzungsstifte hält, wenn die Unruh ihren zusätzlichen Bogen ausführt. Dies verhindert, dass der Sicherheitsstift mit dem Umfang der kleinen Platte in Berührung kommt und die Periode des Regulierorgans stört.

Die mechanische Wirkung des Zugs resultiert aus dem Druck, den ein Zahn des Ankerrads (Hemmungsrad) auf die Ruhefläche der einen oder anderen Palette des Ankers ausübt.

So wirkt die Kraft F1, die vom Zahn des Rades ausgeübt wird, senkrecht auf die Ruhefläche der Palette und erzeugt ein Kraftmoment durch den Hebelarm des Abstands d1 zum Drehpunkt des Ankers. Dieses Kraftmoment hat zur Folge, dass der Stab des Ankers mit einer Kraft F2 und einem Hebelarm d2 gegen den Begrenzungsstift gedrückt wird, wobei dieser Hebelarm dem Abstand zwischen dem Drehpunkt des Ankers und der Mitte des Begrenzungsstifts entspricht (Abbildung 35).

Abbildung 35

Der Anker wird so in Anlage gegen den Begrenzungsstift gehalten. Wenn ein Stoss die Kraft des Zuges überwindet, bewegt sich der Anker und der Sicherheitsstift kann kurz mit dem Umfang der kleinen Platine in Kontakt kommen, aber die Kraft des Zuges bringt ihn sofort in seine Ruhestellung zurück.

Wert des Drehmoments des Zuges

Das Drehmoment des Zuges kann durch folgende Berechnungen definiert werden:

Der Abstand d1 variiert je nach dem Wert des Winkels α gemessen am Ruhepunkt B1. Eine Änderung des Winkels α bewirkt somit eine Zunahme oder Abnahme des Kraftmoments M der Zugkraft (Abbildung 36).

Abbildung 36

Der Zugwinkel β ist der Wert zwischen einer im Ruhepunkt errichteten Senkrechten B auf der Linie, die diesen Punkt mit dem Drehpunkt des Ankers verbindet und der Ruhefläche der Palette BP (Abbildung 37).

Abbildung 37

Wie wir soeben gesehen haben, wird der Ziehwinkel β an der Ruheschnabel B der Palette definiert. Man kann ihn ebenfalls am Ruhepunkt B1 der Palette definieren. In diesem Fall nennt man den Ziehwinkel α (Abbildung 38). So versteht man, dass sich der Ziehwinkel während der Auslösung (siehe Funktionsweise) ändert von β bis α.

Abbildung 38

L’angle de tirage est défini lors de la construction de l’échappement (idéalement, il est de 9° pour la combinaison roue en acier- palette en rubis). Mais un angle de tirage trop faible diminue la force du tirage et en réduit donc la sécurité. Il accroît également le coefficient de frottement.

À l’inverse, un angle trop fort augmente le moment de force nécessaire au dégagement et augmente la valeur du recul de la roue d’échappement (perte de la valeur de l’impulsion). Ainsi, un angle de tirage trop faible ou trop élevé perturbe les qualités réglantes de l’organe régulateur. C’est ainsi qu’on peut définir un angle de tirage idéal (pour une roue d’échappement en acier et des palettes en rubis), généralement compris entre 13° et 16°.

Enfin, on notera que, lors du dégagement, l’angle de tirage augmente sur la palette d’entrée de l’angle ε (β = α + ε) (Figure 38).

Alors qu’il diminue sur la palette de sortie à la même valeur ε (β = α – ε) (Figure 39).

Abbildung 39

12. Stillstände auf den Ruhe- und Impulsflächen

1. Stillstand auf der Ruhefläche

Der Stillstand auf der Ruhefläche wird beobachtet, wenn das Uhrwerk ist vollständig gespannt. Anschließend positioniert man manuell die Unruh so, dass sich der Ellipsenstift am Anfang der Auslösungsphase befindet (siehe „Funktionsweise“) (Abbildung 40).

Abbildung 40

Wenn es der Unruh nicht gelingt, das Ankerrad (Hemmungsrad) von der Ruheebene der Palette allein durch die Kraft des Spirale, wird davon ausgegangen, dass das Uhrwerk einen Stillstand auf der Ruhefläche aufweist.

Der Stillstand auf der Ruhefläche ist am stärksten ausgeprägt, wenn sich das Uhrwerk in maximaler Spannung befindet, da die vom Zahn des Ankerrads (Hemmungsrad) auf die Ruhefläche der Palette ausgeübte Kraft (und somit der Anzug) dann maximal ist. Wie wir im Kapitel „Anzug“ beschreiben, nimmt der Anzug bei der Auslösung an der Einschnittspalette zu und nimmt bei der Auslösung an der Austrittspalette ab.

Uhrwerke mit einem Durchmesser von mehr als 24 mm dürfen in keinem Fall einen Stillstand auf der Ruhefläche aufweisen. Bei einem Uhrwerk mit einem Durchmesser von weniger als 24 mm kann ein Stillstand auf der Ruhefläche jedoch nicht verhindert werden. Wenn nämlich die Größe des Uhrwerks verringert wird, nehmen das Trägheitsmoment und das Drehmoment der Spirale schneller ab als das Drehmoment der Zugfeder.

Bei Uhrwerken mit einem Durchmesser von weniger als 24 mm ist ein Stillstand auf der Ruhefläche nach 24 Stunden Gangdauer nicht zulässig, da die Schwierigkeit, die Auslösung durchzuführen, den Isochronismus des Regulierorgans erheblich stört.

1a. Ursachen für den Stillstand auf der Ruhefläche

Die Ursachen für einen Stillstand auf der Ruhefläche können folgende sein:

• Ein Mangel an Freiheit oder eine unzureichende Schmierung der Ankerräder. (erkennbar an einer Amplitude, die zu gering ist)
• Ein fehlerhafter Oberflächenzustand der Ruhefläche einer der beiden Paletten oder eine unzureichende Schmierung des Ankerrads (Hemmungsrad) der Paletten.
• Ein fehlerhaftes Profil oder eine fehlerhafte Oberflächenbeschaffenheit der Ruhefläche der Zähne des Ankerrads (Hemmungsrad).
• Ein zu großer Zugwinkel.
• Ein fehlendes Spiel des Ellipsenstifts in der Ankergabel.
• Zu kurze Seiten des Einschnitts der Ankergabel, was zu einem zu großen Spiel von Sicherheitsstift am Anfang des zusätzlichen Schwingungsbogens der Unruh führt.
• Eine falsche Einstellung des Merkzeichens

Um den Stillstand auf der Ruhefläche zu vermeiden oder zu begrenzen (je nach Durchmesser des Uhrwerks), muss die Position der Unruh bestimmt werden, wenn der Stillstand auf der Ruhefläche auftritt. Es ist dann möglich, den Gesamteingriff jeder Palette zu verringern, um das Ende der Auslösung winkelmäßig zu verschieben, sodass sie vor der Stillstandsposition auf der Ruhefläche erfolgt. Diese Lösung führt jedoch zu einer Verringerung des Werts der verlorenen Wege.

Eine andere, schwieriger umzusetzende Lösung besteht darin, die Neigung der Impulsflächen der Paletten zu verstärken. Dies verringert den Wert des Gesamteingriffs, ohne den Winkel der verlorenen Wege zu verändern. Dabei ist darauf zu achten, einen ausreichenden Wert der virtuellen Eingriffe beizubehalten.

Bei der Entwicklung von Uhrwerken mit kleinem Durchmesser kann der Stillstand auf der Ruhefläche minimiert werden, indem das Verhältnis zwischen den Hebungswinkeln des Ankers und der Unruh erhöht wird (siehe nachstehende Tabelle). Dies erfordert eine Verringerung des Durchmessers der Platten und eine Verlängerung der Ankergabel. So beginnt die Unruh ihre Auslösung mit einem größeren Winkel als dem des Toten Punktes, was ihr Drehmoment erhöht und den Stillstand auf der Ruhefläche begrenzt. Ein hoher Hebungswinkel der Unruh verstärkt jedoch den störenden Einfluss der Hemmung auf den Isochronismus des Regulierorgans.

2. Stillstand auf der Impulsfläche

Man beobachtet den Stillstand auf der Impulsebene, indem man die Zugfeder um zwei Zähne des Sperrrad spannt. Anschliessend positioniert man die Unruh manuell so, dass sich einer der Zähne des Ankerrads am Anfang der Impulsebene der Palette befindet (Abbildung 41). Wenn der Impuls durch diese geringe Antriebskraft nicht vollständig gegeben wird, geht man davon aus, dass das Uhrwerk einen Stillstand auf der Impulsebene aufweist.

Abbildung 41

Alle Uhrwerke weisen einen Stillstand auf der Impulsebene auf. Um zu prüfen, ob dieser akzeptabel ist, spannt man die Zugfeder sehr allmählich, bis sich das Uhrwerk von selbst in Gang setzt, wobei man darauf achtet, die Drehung des Sperrrads zu beobachten. Die zulässigen Werte, um den Stillstand auf der Impulsebene zu überwinden, sind folgende:

Uhrwerke mit kleinem Durchmesser: Ingangsetzung nach 4 bis 5 Zähnen Spannung des Sperrrads.

Uhrwerke mit mittlerem Durchmesser: Ingangsetzung nach 1/2 Umdrehung Spannung des Sperrrads.

Uhrwerke mit grossem Durchmesser: Ingangsetzung nach 1 bis 2 Umdrehungen Spannung des Sperrrads.

2.a Ursachen für einen Stillstand auf der Impulsebene

Die Ursachen für einen Stillstand auf der Impulsebene können folgende sein:

• Ein Mangel an Antriebskraft (zu schwache Zugfeder, mangelnde Freiheit des Zeigerwerks, Verzahnungsfehler, schlechte Schmierung).
• Ein Mangel an Freiheit des Ankers oder der Unruh.
• Ein fehlerhafter Oberflächen- oder Profilzustand der Impulsebene der Palette.
• Ein Oberflächen- oder Profilzustand der Impulsfläche der Zähne des Ankerrads (Hemmungsrad).
• Eine schlechte Schmierung des Ankerrads (Hemmungsrad) – Anker.
• Ein Mangel an Spiel des Ellipsenstifts in der Ankergabel.
• Ein fehlerhafter Oberflächenzustand oder Profil des Einschnitts der Ankergabel.
• Eine falsche Einstellung auf das Merkzeichen.

Wichtig

Der Stillstand auf der Impulsfläche nimmt zu, je größer der Durchmesser des Uhrwerks wird. Es handelt sich dabei nicht wirklich um einen Fehler, da dies weder die Genauigkeit des Uhrwerks noch den Isochronismus des Regulierorgans beeinträchtigt.Wenn er jedoch zu groß ist, ermöglicht er kein spontanes Anlaufen des Uhrwerks allein unter dem Einfluss der Antriebskraft und erfordert, der Unruh manuell einen ersten Impuls zu geben (zum Beispiel durch schnelles Drehen des Uhrwerks bzw. der Uhr).

Um die beste Regulierung und den bestmöglichen Isochronismus zu erzielen, ist es vorzuziehen, den Hebungswinkel der Unruh so klein wie möglich zu halten.

3. Zulässige Werte & Verhältnisse der Hebungswinkel