Welche Faktoren beeinflussen die Ganggenauigkeit mechanischer Uhren

Die Ganggenauigkeit mechanischer Uhren wird von vielen Faktoren beeinflusst. Im Allgemeinen handelt es sich dabei hauptsächlich um die folgenden 8 Hauptfaktoren:

1, Äußere Einflüsse

Dies sind verschiedene Einflüsse, die von außerhalb des Zeitmessers ausgehen, abhängig von seiner Arbeitsumgebung. Häufig angewendete Maßnahmen umfassen: stoßfestes Design, wasserdichtes Design, antimagnetisches Design und zusätzliche schützende Außengehäuse. Kardanringe werden häufig bei Präzisions-Schiffschronometern verwendet, um sie bei starker Bewegung waagerecht zu halten.

2, Reibung  
   
Reibung hat im Allgemeinen sowohl positive als auch negative Auswirkungen. Sie hat positive Aspekte wie reibungsgespeicherte Minutenräder, Reibung zwischen der Zugfeder und der Federhauswand bei Automatikuhrwerken sowie die Selbsthemmung von Schrauben. Andererseits führt Reibung zu einer Verringerung des Wirkungsgrads der Kraftübertragung und zum Verschleiß von Komponenten, wodurch die Zeitmessung beeinträchtigt wird. Gängige Lösungen umfassen: Verbesserung der Schmierbedingungen durch Auswahl verschiedener Schmieröle entsprechend den jeweiligen Anforderungen; Verwendung von Steinlagern oder Shaker-Vorrichtungen; sowie Verbesserung der Flankenbedingungen von Zahnrädern, einschließlich der Verwendung wissenschaftlicher konjugierter Zahnprofile und der Erhöhung der Oberflächengüte. Zahnflanken sind jedoch im Allgemeinen ungeschmiert (in solchen Fällen kann der durch die Viskosität des Schmieröls erzeugte Widerstand höher sein als die Reibung).

3, Rücker

Der Rücker ist eine wirtschaftliche Struktur, die das Einstellen der Zeit erleichtert, aber sowohl Theorie als auch Praxis bestätigen, dass er den Isochronismus des Systems beeinträchtigt und zudem Lagfehler verursachen kann. Diese Gangfehler sind relativ zufällig und können weder kompensiert noch ausgeglichen werden. Lösungen umfassen: Minimierung des Abstands zwischen den inneren und äußeren Rückerstiften; der beste Ansatz ist jedoch, keinen Rücker zu verwenden und den Gang durch Veränderung des Trägheitsmoments der Unruh zu regulieren, wie zum Beispiel beim Microstella-Reguliersystem von Rolex.

4, Hemmung

Der Einfluss der Hemmung ist in erster Linie die Wirkung, die während des Energieübertragungsprozesses auf das Unruh-Spirale-System ausgeübt wird. Das Unruh-Spirale-System kann eine feste Schwingungsfrequenz nur unter Bedingungen der freien Schwingung aufrechterhalten; offensichtlich beeinflusst der Energieübertragungsprozess der Hemmung diese Schwingungsfrequenz. Die Theorie zeigt, dass dieser Einfluss verringert wird, wenn der Übertragungsprozess nahe am Gleichgewichtspunkt der Unruh liegt. Lösungen umfassen: den Einsatz einer Präzisionshemmung, wie etwa einer Chronometerhemmung (Detent-Hemmung), bei der die Energieübertragung nahe dem Gleichgewichtspunkt stattfindet, der Impulswinkel sehr klein ist und auch der Stoß relativ gering ist. Darüber hinaus gibt ihr unidirektionaler Impuls dem Unruh-Spirale-System mehr Spielraum für freie Schwingung (in dieser Hinsicht kann der relative Fehler halbiert werden!). Natürlich hat die Schweizer Ankerhemmung die Vorteile einer gediegenen Handwerkskunst und einer einfachen Regulierung, weshalb sie heute die Mainstream-Hemmung in internationalen mechanischen Uhren ist. Dennoch sollte der Impulswinkel bei der Konstruktion so weit wie möglich minimiert werden. Um den Einfluss der Hemmung auf die Gangreferenz zu reduzieren, hat das Schweizer Unternehmen Omega die Koaxial-Hemmung eingeführt, eine Erfindung des Briten Dr. George Daniels, wobei sie aus der Perspektive des Funktionsprinzips eine Mischform aus der Ankerhemmung und der Chronometerhemmung darstellt.

5, Temperatureinfluss

Die Auswirkung der Temperatur zeigt sich in zwei Hauptaspekten: Erstens verändern Temperaturänderungen die aktive Länge der Spiralfeder, während sie gleichzeitig das Trägheitsmoment der Unruh verändern, was sich direkt auf die Ganggenauigkeit auswirkt; zweitens beeinflussen Temperaturänderungen die Viskosität des Schmieröls und den Übertragungswirkungsgrad und beeinflussen dadurch die Zeitmessung. Methoden zur Behebung dieses Problems umfassen: die Verwendung eines bimetallischen temperaturkompensierten Unruhe-Spirale-Systems; die Verwendung spezieller Legierungsmaterialien zur Herstellung der Spiralfeder und der Unruh, sodass sie innerhalb des Betriebstemperaturbereichs (8°–38°) einen bestimmten Grad an Temperaturkompensation bieten; sowie den Einsatz beweglicher Rückerzeiger zur Temperaturkompensation. Es werden Standard-Schmieröle verwendet, während für extreme Temperaturbedingungen, wie etwa bei Omegas Moonwatch, ungeschmierte oder feste Schmierung eingesetzt wird.

6, Magnetfelder

Magnetfelder haben den größten Einfluss auf die Unruhfeder, indem sie deren Elastizitätsmodul verändern und die Unruhfeder unter dem Einfluss des Magnetfeldes verformen, wodurch zusätzliche Spannungen entstehen. In schweren Fällen können Magnetfelder dazu führen, dass die Windungen der Unruhfeder zusammenkleben, was die Ganggenauigkeit ernsthaft beeinträchtigt. Die Lösung lautet: Verwendung antimagnetischer Materialien.

7, Gleichgewicht der Unruhfeder

Bei einer flachen Standardunruhfeder verändert sich ihr Schwerpunkt mit dem Anstellwinkel der Unruh, und unter dem Einfluss der Schwerkraft erzeugt dies einen Lagenfehler. Zu den Lösungen gehören: die Verwendung einer Breguet-Spirale (Endkurve), bei der sich die Mitte zusammenzieht und der Schwerpunkt sich nicht mit dem Anstellwinkel verändert; die Verwendung zylindrischer Unruhteile mit symmetrisch oben und unten angebrachten Phillips-Endkurven; die Verwendung gerader Unruhteile; historisch wurden kugelförmige Unruhteile verwendet, die eine überlegene Leistung bieten, aber deren handwerkliche Herstellung schwierig ist, sodass sie in der Praxis selten angewendet werden.  
 
    8, Gleichgewicht des Unruhrads

Die Auswuchtung der Unruhradkomponenten beeinflusst direkt den Lagenfehler, und die statische Auswuchtung der Unruhbaugruppe ist eine grundlegende Voraussetzung.

Wenn die vorgenannten Faktoren relativ ideal sind und die Ganggenauigkeit der Uhr relativ stabil ist, kann die Ganggenauigkeit durch ein dynamisches Auswuchten der Uhr umfassend verbessert werden. Es gibt eine ganz besondere Methode: Das Prinzip besagt, dass, wenn die Amplitude der Unruh 220 Grad erreicht, verschiedene auf die Unruh übertragene Impulse keinen Einfluss auf die Frequenz haben. Jemand hat einmal einen am Ankerrad installierten Konstanten Kraft-Mechanismus verwendet, um die Amplitude so zu steuern, dass sie nahe bei 220 bleibt, was ebenfalls eine gangbare Methode ist.