Einfallhebel


Einfallhebel

Das Schlagwerk ist eine Einrichtung in einem Uhrwerk, die ein oder mehrere akustische Signale (Uhrschlag) zu regelmäßig wiederkehrenden Zeitpunkten abgibt, um die aktuelle Uhrzeit hörbar mitzuteilen.

Der Begriff Schlagwerk wird primär für eine mechanische Einrichtung verwendet. Bei einem mechanischen Schlagwerk ist das Schlagwerk die Gesamtheit aller mechanischen Teile, die an der Auslösung und Erzeugung des Schlages beteiligt sind und unmittelbar mit dem Uhrwerk mechanisch verbunden sind. Die den Schlag (Klang) erzeugenden Einrichtungen (Metallstäbe, Glocken, Pfeifen) selbst werden üblicherweise nicht zum Schlagwerk gezählt.

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

Technisch gibt es die primären Unterscheidungen in Schlossscheibenschlagwerk, Rechenschlagwerk und elektronischem Schlag(werk).

Nach dem Zeitmuster des vom jeweiligen Mechanismus erzeugten Schlages kann auch zwischen Stunden-, Halbstunden und Viertelstundenschlagwerk unterschieden werden; ein 4/4 Westminster-Schlag schlägt z. B. je vollendeter Viertelstunde eine Melodie aus vier Tönen (Viertelstundenschlag) und je vollendeter Stunde jeweils einen Ton (Stundenschlag) an, der die Stunden symbolisiert.

Bei mechanische Schlagwerken besitzen fast alle Uhren separate Energiespeicher für die verschiedenen Werke (z. B. Gehwerk, Schlagwerk, Viertelstundenschlagwerk). So haben z. B. Uhren mit Schlag zur vollen und ggf. halben Stunde üblicherweise zwei Gewichte oder zwei Aufzugsfedern, während Uhren mit Schlag zur vollen Stunde und separatem Schlag zur Viertelstunde drei Gewichte oder drei Aufzugsfedern haben. Für Taschenuhren und Reiseuhren hingegen werden bevorzugt alle Arten des Schlages mit einer einzigen Mechanik realisiert und nur unterschiedliche Hämmer aktiviert. Bei Repetitionsschlagwerken gibt es auch Ausführungen, bei denen die Energie für den Schlag zugeführt wird, wenn dieser über ein Herausziehen einer Schnur angefordert wird oder Schlagwerke, die jede einzelne Minute schlagen (Minutenrepetition).

Nach[1] können die Schlagwerke nach unterschiedlichen Kriterien unterteilt werden – entweder nach dem Intervall der Schlagausführung in:

  • Stundenschlagwerk
  • Halbstundenschlagwerk (selten)
  • Viertelstundenschlagwerk

oder nach der mechanischen Konstruktion der Zähleinrichtung in:

  • Schlussscheibenschlagwerk
  • Rechenwerk

Nach[2] kann der Schlag auch in folgende Kategorien eingeordnet werden:

  • petite sonnerie (Schlägt nur zur vollen Stunde die vollendete Stunde und zur Viertelstunde nur die vollendete Viertelstunde. Beispiel: Westminster-Schlag)
  • grande sonnerie (Schlägt zu jeder Viertelstunde die Viertelstunde und die letzte vollendete Stunde)
    • Schlag der Viertelstunde vor der Stunde
    • Schlag der Stunde vor der Viertelstunde

Trotz aller Versuche die Schlagwerke in Gruppen zu unterteilen ist die Vielfalt der Varianten so groß, dass eine voll umfassende Darstellung der Vielfalt hier auf häufiger vertretene Lösungen beschränkt wird.

Schlagwerke finden sich besonders bei Stand-, Wand- und Tischuhren, seltener in portablen Uhren, wie Reiseuhren oder Taschenuhren. Je nach Art des Schlagwerkes geben sie typischerweise stündlich, halbstündlich oder viertelstündlich ein akustisches Signal. Das akustische Signal wird z. B. mittels Rundgong, Stabgong, Glocke, Pfeifen (z. B. bei der Kuckucksuhr), Tonfeder oder Spieldosenwerk erzeugt.

  • Ein einzelner Schlag oder Kuckucksruf (z. B. Jockele-Werke) zur vollen Stunde wird als Signalschlag bezeichnet. Hierfür ist kein separates Schlagwerk erforderlich, sondern lediglich ein Nocken oder Hebedaumen (ähnlich dem zur Auslösung des Schlagwerkes) am Minutenrad und wenige Hebel.
  • Der Stundenschlag eines Stundenschlagwerkes wird meist als 1 bis 12 Schläge zur vollen Stunde jeweils 1 bis 12 Uhr sowie 13 bis 24 Uhr ausgeführt.
  • Verfügt eine Uhr neben dem Stundenschlag über eine Halbstundenschlag, so ist zu unterscheiden:
    • Wird zur halben Stunde meist ein einziger Schlag (z. B. Glocke oder „Bim-Bam“) ausgeführt, identisch mit dem Schlag für 1 bzw. 13 Uhr und für die volle Stunde einen Schlag je Stunde, so ist kein separates Halbstundenschlagwerk erforderlich. Bei dieser Kombination führt dieselbe Mechanik sowohl Stundenschlag, als auch Halbstundenschlag aus.
    • Erzeugt eine unabhängiges Halbstundenschlagwerk den Schlag zur halben Stunde, so weicht dieser typischerweise vom Stundenschlag für 1 bzw. 13 Uhr ab.
    • Seltenere Lösungen (z.B. bei Taschenuhren und Reiseuhren) haben im selben Schlagwerk Viertelstundenschlag und Stundenschlag realisiert und aktivieren für Viertelstunde und Stunde unterschiedliche Hämmer, die auf unterschiedliche Glocken oder Gongstäbe schlagen.
  • Verfügt eine Uhr neben dem Stundenschlag über eine Viertelstundenschlag, so wird nach Wiener Schlag wie folgt geschlagen: ein Schlag bei „viertel nach“, zwei Schläge bei „halb“, drei Schläge bei „viertel vor“. Um eine klare Trennung vom Stundenschlag zu bieten, wird hierfür meist ein separates akustisches Signal gewählt, z. B. eine Glocke für den Stundenschlag, eine andere Glocke für die Viertelstunden. Darüber hinaus sind auch Schlagmelodien, wie z. B. der Westminster-Schlag beliebt, bei denen spezifische Tonfolgen zu jeder Viertelstunden erklingen.

Schlossscheibenschlagwerk

Die früheste Form des Schlagwerks ist das Schlossscheibenschlagwerk. Außer dem Räderwerk zum Antrieb des Schlaghammers besitzt das Werk zur Steuerung eine sogenannte Schlossscheibe (andere Bezeichnungen sind auch Zählrad oder Schlussscheibe). Diese ist typischerweise auf der Rückseite des Werkes angebracht und mechanisch mit dem Räderwerk verbunden. Pro Hammerschlag dreht sich die Schlossscheibe um einen fixen Winkel weiter. Die Kontur der Schlossscheibe weist Aussägungen auf, in die der Einfallhebel fällt. Der Einfallhebel dient nur dazu, die Kontur der Schlossscheibe abzutasten und bei Vorfinden einer Aussägung auf der Schlossscheibe in diese einzufallen und dadurch das Anlaufrad an einem speziell zu diesem Zweck vorgesehenen Stift zu blockieren. (Der Einfallhebel blockiert nicht die Schlossscheibe selbst!)

Die Bezeichnung der mechanischen Teile des Schlossscheiben-Schlagwerkes nach:[3][1][4][2]

  • Auslösehebel
  • Sperrhebel bzw. Haltehebel oder Einfallhebel
  • Schlossscheibe bzw. Schlussscheibe bzw. Zählrad
  • Zapfenrad bzw. Hebnägelrad
  • Sperrad bzw. Herzrad bzw. Herzscheibe bzw. Hebedaumen (bei Schwarzwaldwerken) bzw. erstes Anlaufrad
  • Delaisrad bzw. Anlaufrad bzw. zweites Anlaufrad
  • Schwungrad bzw. Windfang oder Windfangtrieb

In manchen Schlossscheibenschlagwerken sind Auslösehebel und Sperrhebel in einem Hebel vereint, der für die unterschiedlichen Funktionen verschiedene definierte Positionen einnehmen kann.

Der Schlagvorgang kann in drei Phase unterteilt werden:

  1. Auslösung und Anlauf: Soll das Schlagwerk ausgelöst werden, so wird einige Minuten vor dem eigentlichen Schlagvorgang der sogenannte Anlauf aktiviert, indem der Auslösehebel z. B. durch einen Stift oder Nocken oder Hebedaumen des Zeigerwerkes aus seiner Ruhelage bewegt wird. Das Anlaufrad hat damit die Möglichkeit, sich ein Stück weiterzudrehen, schlägt aber am Sperrhebel an. Schlossscheibe und Herzscheibe bleiben weiterhin in einer Position, in der der Einfallhebel einfallen könnte oder im eingefallenen Zustand verharrt.
  2. Schlag: Erst wenn der exakte Zeitpunkt für den Schlag erreicht ist fallen Auslösehebel und Sperrhebel in ihre Ruhelage zurück und geben damit den Schlagvorgang frei. Jetzt hindert die Herzscheibe den Einfallhebel daran, die Schlossscheibe kontinuierlich abzutasten. Synchron zur geeigneten Lage des Hebnägelrades gibt die Herzscheibe die Abtastung der Schlossscheibe frei. Jetzt fällt der Einfallhebel auf die erhabene Kontur der Schlossscheibe und verhindert damit weiterhin die Beendigung des Schlagvorganges oder der Schlag wird beendet:
  3. Beenden des Schlages: Im durch die Herzscheibe vorgegebenen Augenblick fällt der Einfallhebel in eine der Aussägungen der Schlossscheibe. Über die veränderte Position des Einfallhebels blockiert er das Anlaufrad, indem der Anlaufstift durch den Einfallhebel am Durchlauf gehindert wird und damit die Drehbewegung abrupt abbremst. Damit ist der Schlagvorgang beendet.

Videos zu Beispielen, die die Funktion anschaulich zeigen:

  • Media:Westminsterschlag_15Minuten_Beispiel_01.ogg Westminster-Schlag 15 Minuten
  • Media:Westminsterschlag_30Minuten_Beispiel_01.ogg Westminster-Schlag 30 Minuten
  • Media:Westminsterschlag_45Minuten_Beispiel_01.ogg Westminster-Schlag 45 Minuten
  • Media:Westminsterschlag_3h_Beispiel_01.ogg Westminster-Schlag zur vollen Stunde rechts im Bild Schlossscheibenschlagewerk für Viertelstundenschlag und links im Bild Rechenschlagwerk für Stundenschlag

Das Schlagwerk ist typischerweise vom Gehwerk der Uhr entkoppelt, sodass allein aus dem letzten ausgeführten Schlag geschlossen wird, welcher Schlag als nächstes auszuführen sein wird. Es gibt unterschiedliche typische Ursachen für den Verlust der Synchronisation:

  • Ist die Aufzugsfeder des Schlagwerks abgelaufen, bleibt das Schlagwerk und die Schlossscheibe stehen, während das Gehwerk der Uhr gleichwohl weiterlaufen kann. Ab diesem Zeitpunkt stimmt die Anzahl der Schläge mit der tatsächlich angezeigten Uhrzeit nicht mehr überein, es können sogar Stundenschläge zur halben und Halbschläge zur vollen Stunde ertönen.
  • Der Schlag kann die Synchronisation verlieren, wenn die Uhrzeiger gegen die normale Bewegungsrichtung verstellt werden. Beispiel: Stellen der Zeiger von 14:05 auf 13:50, so wird ein Schlag ausgelöst, der der Schlag für 14:30 ist. Wird dann nach 10 Minuten 14:00 angezeigt, so ertönt der Schlag für 15:00. Somit ist die Abweichung eine Stunde. (Vorsicht: Uhren, die nicht speziell dafür gebaut sind, können bei Verstellung der Uhrzeit gegen die normale Bewegungsrichtung der Zeiger dauerhaft zerstört werden.)
  • Wird die Uhrzeit so schnell in normaler Bewegungsrichtung verstellt, dass der jeweils ausgelöste Schlag nicht vollständig ausgeführt werden kann, so geht ebenfalls die Synchronisation verloren.

Die Beseitigung dieser Asynchronität ist über manuelle Auslösung von Schlägen an einem dafür vorgesehenen Griffbereich des Auslösehebels des Uhrwerkes oder an einem daran befestigtem Faden möglich.

Es gibt noch eine Reihe weiterer Varianten des Schlossscheibenschlagwerkes, z. B. auch Uhren, die keinen Halbstundenschlag haben und deren Schlossscheibe daher in anderer Winkelteilung gefertigt ist.

Angewendet werden Schlossscheibenschlagwerke noch heute für den Viertelstundenschlag von 4/4 Westminster Schlagwerken: Analog wird hier nach dem Spielen von vier Noten jeweils auf der Schlossscheibe per Einfallhebel überprüft, ob die zu spielende Anzahl von Noten bereits erreicht wurde. So werden dann vier Noten zur Viertelstunde, acht Noten zur halben Stunde, zwölf Noten zur Dreiviertelstunde und 16 Noten zur vollen Stunde gespielt. Im Gegensatz zu der ursprünglichen Ausprägungsform des Schlossscheibenschlagwerkes haben viele moderne Werke mit 4/4 Westminster Schlag eine automatische Synchronisation, sodass keine manuelle Synchronisierung erforderlich ist, sondern der Schlag zur vollen Stunde nur dann erfolgt, wenn auch wirklich die volle Stunde erreicht ist.

Beispiele von Winkelteilungen:

  • 4° = 360° / 90 = 360° / ( 1+1+2+1+3+1+4+1+5+1+6+1+7+1+8+1+9+1+10+1+11+1+12+1 ) für Schlag zur vollen und halben Stunde mit demselben Schlossscheibenschlagwerk
  • 4,62° = 360° / 78 = 360° / ( 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12 ) für Schlag nur zur vollen Stunde
  • 36° = 360° / 10 = 360° / ( 1+2+3+4 ) für das Viertelstundenschlagwerk z. B. des Wiener Schlages oder des

Westminster-Schlages Diese Beispiele zeigen, wie exakt die Schlossscheibe und ihre Abtastung durch den Einfallhebel auszuführen ist, um tatsächlich die exakte Zahl von Schlägen zuverlässig zu reproduzieren.

Rechenschlagwerk

motorisch betriebenes Schlagwerk mit Aufzugsfunktion für das Gehwerk (Firma Hermle)

Das Rechenschlagwerk ist eine spätere Form von Schlagmechanismen, die in Uhren zur akustischen Anzeige der Uhrzeit dienen.

Bezeichnung der Teile des Rechenschlagwerkes sind nach:[4][2]

  • Stundenstaffel
  • Auslösehebel
  • Einfallhebel
  • Rechen
  • Antriebsrad
  • Beisatzrad mit Trieb (typischerweise nur bei Uhren mit 8 oder 14 Tagen Laufzeit)
  • Hebnägelrad mit Trieb mit Hebnägelstift
  • Schöpferrad mit Trieb und Schöpfer und Stift mit Einfallnocken
  • Anlaufrad mit Trieb und Anlaufstift
  • Windfangtrieb; eine aerodynamische Bremse, die der Stabilisierung der Drehzahl und somit der Schlagfrequenz dient

Die Besonderheit des Rechenschlagwerks liegt darin, dass es im Gegensatz zu dem früheren Schlossscheibenschlagwerk auch bei Wiederholung der Auslösung stets die richtige Anzahl Schläge ausführt. Diese Eigenschaft führt auch dazu, dass es zur Repetition genutzt werden kann. Die vier Hauptkomponenten des Rechenschlagwerks sind die Staffel, der Schöpfer, der Rechenhebel und der Rechen.

  • Der Rechen ist ein besonderer Hebel mit einem gezahnten Bogen oder einer gezahnten Seite, wobei jeder Zahn jeweils genau einem Hammerschlag, „Bim-Bam“ oder „Kuckuck“ entspricht.
  • Der Einfallhebel oder Rechenhebel arretiert den Rechen wie eine Sperrklinke.
  • Der Schöpfer ist im Prinzip ein Zahnrad mit nur einem Zahn oder Stift, dreht sich während eines Hammerschlages um 360 Grad und hebt dabei den Rechen um einen Zahn.
  • Die Staffel ist eine schneckenförmige Scheibe mit abgestuften Radien, die den Fallweg des Rechens je nach Uhrzeit exakt begrenzt. Sie ist oft unmittelbar auf dem Stundenrohr angebracht und damit mit dem Stundenzeiger verbunden. Schlagwerke mit Viertelstundenschlag haben oft eine separate Staffel mit vier Radien, die sauf der Welle des Minutenrades sitzt. Für Schlagwerke, die z.B. jede einzelne Minute schlagen können ist die Staffel für den Minutenschlag entsprechend anders geformt und sitzt auf der Welle des Minutenrades.

Der Schlagvorgang kann in drei Phasen unterteilt werden:

  1. Auslösung und Anlauf: Soll das Schlagwerk ausgelöst werden, so wird einige Minuten vor dem eigentlichen Schlagvorgang der sogenannte Anlauf aktiviert, indem der Auslösehebel z. B. durch einen Stift oder Nocken oder Hebedaumen des Zeigerwerkes aus seiner Ruhelage bewegt wird. Der Anlaufstift wird freigegeben und das Anlaufrad hat damit die Möglichkeit, sich einen Teil einer Umdrehung weiterzudrehen, schlägt aber am Einfallnocken des Schöpferrades oder einem Stift des Schöpferrades an. Der Rechen fällt aus seiner Ruhelage herab, bis er auf den gerade aktuellen Radius der Staffel trifft. (Die Tiefe dieses Falls ist direkt proportional zur Anzahl der Schläge, die das Schlagwerk bald ausführen wird. Wird nur ein Halbstundenschlag ausgelöst, so wird in vielen Werken auf eine Auslösung des Rechens verzichtet, indem der Auslösehebel geringfügig weniger angehoben wird, als bei der Auslösung des Stundenschlages.)
  2. Schlag: Erst wenn der exakte Zeitpunkt für den Schlag erreicht ist fällt der Auslösehebel in seine Ruhelage zurück und gibt damit den Schlagvorgang frei. Jetzt hindert der sich außerhalb der Ruhelage befindliche Rechen den Einfallhebel daran, den Schlagvorgang abzubrechen. Bei jedem ausgeführten Schlag hebt der Einfallnocken den Einfallhebel oder Rechenhebel aus seiner Lage in der Vertiefung eines Zahnes des Rechens, während gleichzeitig der Schöpfer in den Rechen greift und diesen um einen Zahn anhebt. Verlässt der Stift oder Zahn des Schöpfers den Kontakt zum Zahn des Rechens, so wirkt der Einfallhebel oder Rechenhebel wie eine Sperrklinke und verhindert ein erneutes Herabfallen des Rechens auf die Staffel.
  3. Beenden des Schlages: Greift der Einfallhebel bei Freigabe durch den Einfallnocken schließlich unter den untersten Zahn des Rechens, so fällt der Einfallhebel tiefer als während des Schlagvorganges und blockiert damit das Anlaufrad, indem der Anlaufstift durch den Einfallhebel am Durchlauf gehindert wird und damit die Drehbewegung abrupt abbremst. Damit ist der Schlagvorgang beendet.

Videos zu Beispielen, die die Funktion anschaulich zeigen:

  • Media:BimBamSchlag_30Minuten_Beispiel_01.ogg BimBam-Schlag eines Heimuhrwerkes zur halben Stunde.
  • Media:BimBamSchlag_2Uhr_Beispiel_01.ogg BimBam-Schlag eines Heimuhrwerkes zur vollen Stunde (2 Uhr).
  • Media:BimBamSchlag_Repetition2Uhr_Beispiel_01.ogg BimBam-Schlag eines Heimuhrwerkes kurz nach der vollen Stunde (2 Uhr), ausgelöst durch Betätigung der Repetition.
  • Media:RundgongSchlag_30Minuten_Beispiel_01.ogg Schlag auf Rundgong eines Standuhrwerkes zur halben Stunde.
  • Media:RundgongSchlag_2Uhr_Beispiel_01.ogg Schlag auf Rundgong eines Standuhrwerkes zur vollen Stunde (2 Uhr).
  • Media:RundgongSchlag_Repetition2Uhr_Beispiel_01.ogg Schlag auf Rundgong eines Standuhrwerkes kurz nach der vollen Stunde (2 Uhr), ausgelöst durch Betätigung der Repetition.

Rechenschlagwerke werden oft in ortsfesten Uhren (z. B. Standuhren oder Wanduhren) eingesetzt. Deshalb ist der Mechanismus oft tatsächlich so aufgebaut, dass die Schwerkraft in einer Richtung wirken muss, um Rechen und Einfallhebel zu den fallenden Bewegungen zu veranlassen, die für die Funktion des Rechenschlagwerkes erforderlich ist. Auslösehebel und Hammerhebewelle haben selbst bei ortsfesten Uhren oft eine Rückstellfeder. Für bewegliche Uhren (z. B. Reiseuhren, Taschenuhren) werden zusätzlich Rechen und Einfallhebel mit Federn versehen, die mit ihrer Federkraft die entsprechende Bewegung von Rechen und Einfallhebel in jeder Lage der Uhr sicherstellen oder eine bestimmte Dynamik des Bewegungsvorganges zu gewährleisten. Mobile Uhren werden typischerweise mit Rechenschlagwerken versehen, um die wichtige Funktion der Repetition realisieren zu können.

Selbst bei Rechenschlagwerken kann es auftreten, dass der Schlag nicht zur angezeigten Stunde passt. Dafür gibt es vier Ursachen:

  • Das Schlagwerk war vorher abgelaufen und der Rechen verharrte auf einer tiefen Position (z. B. 12 Uhr) und schlägt nach dem Aufziehen des Rechenschlagwerkes dann auch z. B. 12 Uhr, sobald der Schlag das erste Mal nach dem Aufziehen ausgelöst wurde. Dies kann selbst zur halben Stunde geschehen. Bei der nächsten Auslösung eines Schlages sollte dann das Rechenschlagwerk ohne jeden korrigierenden Eingriff wieder die richtige Zahl Schläge erklingen lassen.
  • Manchmal sitzt der Stundenzeiger so locker auf dem Stundenrohr, dass versehentlich beim Stellen der Uhr der Stundenzeiger gegenüber dem Stundenrohr und der Stundenstaffel verdreht wurde. Ist dies der Fall, so kann der Stundenzeiger mit geringer Kraft wieder auf die richtige Position gedreht werden.
  • Wird der Minutenzeiger der Uhr gegen seine normalen Bewegungsrichtung gestellt (z. B. weil die Uhr vorgeht), so kann ein falscher Schlag ertönen, wenn die halbe oder volle Stunde erreicht wird. Anm.: Generell ist es nicht empfehlenswert, eine Uhr mit mechanischem Schlagwerk gegen ihre normale Bewegungsrichtung zu stellen[5]
  • Treten Schlagfehler nur bei der manuellen Auslösung der Schlagwiederholung vor oder nach der vollen Stunde oder bei bestimmten Uhrzeiten auf, so ist das Stundenrohr gegenüber dem Rechen nicht optimal positioniert.
Uhrwerk von Firma FHS mit 4/4-Westminsterschlag

Im Foto ist ein Uhrwerk von Firma FHS mit 4/4-Westminster-Schlag zu sehen. Im linken Bereich ist der Rechen des Rechenschlagwerkes erkennbar, welches die vollen Stunden schlägt. Auf der linken Seite befindet sich das Schlagwerk für den Viertelstundenschlag. Dieses wird über eine kleine Schlossscheibe gesteuert. Die Schlossscheibe ist leicht an der komplizierten Außenkontur und den vier Vertiefungen erkennbar, die jeweils der Schlag einer Viertelstunde beenden. Die Schlossscheibe des Viertelstundenschlages hat neben den Vertiefungen für die jeweilige Beendigung des Viertelstundenschlages auch eine Erhöhung (Nocke) im Bereich des Viertelstundenschlages der vollen Stunde. Hiermit wird der Schlag der vollen Stunde ausgelöst, sobald der vorangehende Schlag der Viertelstunden der vollen Stunde zum Ende kommt. Direkt unterhalb der Schlossscheibe verläuft quer vom linken Bildrand bis knapp neben dem Zeigerwerk der Hebel des Schlagabstellers. Der Hebel des Schlagabstellers befindet sich in der oberen Position und verhindert damit das Herabfallen des Auslösehebels des Viertelstundenschlages und unterbindet dadurch den Schlag des Uhrwerkes.

Bei Comtoise-Uhren ist der Rechen mitunter auch gerade ausgeführt:

Bei Morbier-Uhren findet über einen mit zwei Spitzen versehenen Auslösehebel die Auslösung des Schlages zur vollen Stunde wenige Minuten nach der vollen Stunde erneut statt.

Repetitionsschlagwerk

Von Repetitionsschlagwerken spricht man, wenn der der aktuellen Uhrzeit entsprechende Schlag auf Anforderung wiedergegeben wird.

Historisch betrachtet stammt das Repetitionsschlagwerk aus einer Zeit, vor dem elektrischen Licht. Zum nächtlichen Ablesen der Uhrzeit musste damals eine Kerze angezündet werden. Daraus entstand der Wunsch, die aktuelle Uhrzeit auf Anforderung hörbar mitgeteilt zu bekommen.

Die einfachste Form des Repetitionsschlagwerkes ist ein Rechenschlagwerk, bei dem der Auslösehebel nicht nur vom Hebedaumen des Stunderohres ausgelöst werden kann, sondern auch über Betätigung des Auslösehebels direkt mit der Hand oder über z.B. eine Schnur.

Mit dem Wunsch zu jeder Zeit die aktuelle Zeit schlagen zu können stiegen die Anforderungen an die Genauigkeit der Staffel, da ja nicht schon z.B. 5 Minuten vor 5 Uhr fünf Uhr geschlagen werden sollte.

Aus dieser Anforderung heraus wurde der Stern in das Schlagwerk integriert. Bei einer Staffel mit 12 Abstufungen für die 12 Stunden wurde auf demselben Rohr der Staffel dieser Stern angebracht. Je nach Konstruktion wird entweder der Stern zur vollen Stunde durch einen Mitnehmer um einen Zacken weiterbewegt und dann wieder von einer Feder in dieser Position bis zur nächsten vollen Stunde festgehalten oder eine durch die Auslösung des Schlages an die Zacken des Sterns aufgedrückte Feder verursacht die Positionierung von Stern und Staffel.

Es entstand dabei auch der Wunsch nicht nur die vollen Stunden, sondern auch die Viertelstunden im Repetitionsschlag darzustellen. Dafür sind dann eine eigene Staffel und ein eigener Rechen für die Viertelstunden erforderlich. Bei einem Repetitionsschlag von Viertelstunde und Stunde ergeben sich zusätzliche Anforderungen an das Werk:

  • Ein zusätzlicher Mechanismus muss verhindern, dass 2 Minuten von 3 Uhr zwar korrekt das dritte Viertel, aber falsch schon vorzeitig 3 Stunden geschlagen werden.
  • Oft besteht auch die Forderung, bei der Repetition immer Viertelstundenschlag und Stundenschlag erklingen zu lassen (Schema der grande sonnerie), während bei regulärer Auslösung oft zu den Viertelstunden kein zusätzlicher Stundenschlag ertönen soll (Schema der petite sonnerie). Auch dies wird über zusätzliche Hebel realisiert.

Bei Taschenuhren gibt es auch eine Minutenrepetition. Ergänzend zum Schlag der vollen Stunden und Viertelstunden erklingt dann noch der Schlag der Minuten. Für 6:53 würde z. B. sechs Schläge für die vollen Stunden, drei Schläge für die Viertelstunden und acht (53-45) Schläge für die Minuten nach der letzten vollen Stunde ertönen. Diese Uhren verfügen dann über Stundestaffel, Viertelstundenstaffel und Minutenstaffel. Bei Taschenuhren mit Minutenrepetition ist der Schlag oft mit nur zwei Tonfedern realisiert:

  • Stundenschlag auf Feder #1
  • Viertelstundenschlag auf Federn #1 und #2 gleichzeitig
  • Minutenschlag auf Feder #2

Uhren, die neben der Repetition auch einen regulären Schlag ausführen werden Selbstschläger genannt. Uhren, die ausschließlich auf Anforderung schlagen können mit einem deutlich vereinfachten Schlagwerk ausgestattet werden. Eine typische Ausführung ist, dass über das herausziehen einer Schnur das Schlagwerk erst aufgezogen wird. Je nach Position der Stundenstaffel muss die Schnur unterschiedlich weit herausgezogen werden, bis der Schlag freigegeben wird. Umfangreiche Erklärungen dazu finden sich in [2]

Schlag

Uhren benutzen zur hörbaren Zeitmitteilung verschiedene sogenannten Schläge:

  • Einfacher Schlag oder Signalschlag: das Uhrwerk verfügt weder über Schlossscheiben- noch über ein Rechenschlagwerk. Hier ertönt ein einzelner Schlag zur vollen Stunde auf eine Glocke oder eine Tonfeder. Welche Stunde es schlägt, ist nicht zu unterscheiden.
  • Schlag mit Stundenzählung: ein Schlossscheiben- oder Rechenschlagwerk ist eingebaut. Durch Anzahl und Klang der Schläge erfährt der Nutzer die genaue volle, halbe bzw. Viertelstunde.
  • Schlag mit zusätzlicher Melodie

Klangerzeugung

Das akustische Signal wird z. B. mittels Rundgong, Stabgong, Röhrengong, Glocke, Pfeifen (z. B. bei der Kuckucksuhr), Tonfeder oder Spieldosenwerk erzeugt.

  • Wesentlich für den Rundgong ist, dass der angeschlagene Tonstab in runder Form gebogen ist und in einem Massestück gelagert ist, welches über einen weiteren Stab in einem zweiten Massestück gelagert ist. Das zweite Massestück wird am Uhrengehäuse verschraubt. Durch die rund gebogene Ausführung des Tonstabes ist es möglich sehr lange Tonstäbe auch in kleinen Uhrengehäusen unterzubringen. Dies wird oft dazu genutzt einen besonders tiefen und vollen Klang zu erreichen. Rundgongs erlauben eine sehr flache Bauweise des Uhrengehäuses. Es gibt nur wenige Fälle, in denen mehr als ein Rundgong in einer Uhr eingebaut ist, da die Anordnung mehrerer Rundgongs aufwändig ist. Beispielvideo: Media:RundgongSchlag_Repetition2Uhr_Beispiel_01.ogg
  • Der Stabgong besteht aus typischerweise 2, 3, 4 oder 8 geraden Stäben, die in einem Massestück gelagert sind, welches typischerweise direkt am Uhrengehäuse befestigt ist. Stabgongs können bei der Herstellung unterschiedlich gestimmt werden und so dass der Stabgong sehr universell für unterschiedlichste Schläge Verwendung findet. Beispielvideo: Media:BimBamSchlag_Repetition2Uhr_Beispiel_01.ogg
  • Der Röhrengong wird über Röhren realisiert, die typischerweise mit Schnüren oder Fäden aufgehängt sind.
  • Glocken werden entweder einzeln montiert oder ggf. mehrere davon mit Distanzstück übereinander. Beispielvideo: Media:Schlag_auf_Glocke_Beispiel_01.ogg
  • Für den bekannten Kuckucksruf werden zwei Pfeifen benötigt, die jeweils über einen eigenen Balg für die Erzeugung des Luftstromes verfügen. Der Balg wird typischerweise waagrecht oberhalb der Pfeife angebracht, die Pfeife senkrecht hinter dem Uhrwerk. Der Balg wird über einen Hebel langsam gehoben und nach der Auslösung des einzelnen Pfiffes über ein in den oberen und beweglichen Teil des Balges eingelegtes Massenstück schnell nach unten abgesenkt. Der entstehende Luftstrom erzeugt in der Pfeife den Ton. Beispielvideo: Media:Schlag_Kuckucksuhr_Beispiel_01.ogg
  • Die Pfeifen der Musikuhr verfügen über einen gemeinsamen größeren Balg (im Beispielfoto in weißer Farbe) und das Werk steuert den Luftstrom zu den einzelnen Pfeifen.
  • Die Tonfeder ist im Gegensatz zum Rundgong aus Draht (oft zwischen 1mm und 2mm) gebogen und mit einem Halter aus Blech am Uhrengehäuse befestigt. Die Tonfeder wird oft mit einem Hammer aus gebogenem Blech geschlagen. Dadurch ergibt sich ein blecherner Ton im Vergleich zum Rundgong. Beispielvideo: Media:Schlag_Kuckucksuhr_Beispiel_01.ogg
  • Von einem Mechanismus ähnlich einem Schlagwerk kann auch ein Spieldosenwerk angetrieben werden.

Der Ton wird mit Ausnahme der Pfeifen über den Anschlag eines Hammers erzeugt. Der Hammer muss auf den konkreten Einsatzzweck abgestimmt sein, wenn der erzeugte Klang besonderen Ansprüchen genügen soll. Der Vorgang des Hammerschlages ist bestimmt durch ein Anheben des Hammers, ein Herabfallen des Hammers und eine Begrenzung der Bewegung der Hammerwelle kurz vor dem Auftreffen des Hammers auf dem Tonstab des Gongs oder auf der Glocke. Wegen der fein abgestimmten Dynamik der Bewegung und der Elastizität der Drähte, die den Hammer halten, setzt das Massestück des Hammers die Bewegung noch ein wenig fort, obwohl die Welle bereits in ihrer Bewegung gestoppt wurde. Dies ergibt ein sanftes Auftreffen des Hammers auf dem Tonstab des Gongs oder auf der Glocke. Für Gongs ist üblicherweise am Hammerkopf weiches Leder oder weiches Kunststoffmaterial angebracht, um den Anschlag des Hammers auf dem Tonstab des Gongs noch sanfter zu gestalten.

Gemäß[6] läßt sich der Klang der mit Hämmern angeschlagenen Klangkörper anpassen,[7] indem:

  • der Draht, der den Hammer bewegt, geringfügig gebogen wird, so dass der Hammer kräftiger oder sanfter auf den Stab, … trifft
  • der Ledereinsatz des Hammers (typ. bei Stabgong und Rundgong) mit einer groben Feile aufgeraut wird, um einen weicheren Schlag zu erreichen oder
  • der Ledereinsatz des Hammers (typ. bei Stabgong und Rundgong) mit einem erhitzten Metall härter gemacht wird um einen harten Schlag zu erreichen oder
  • ein sehr weiches kleines Wildlederstück auf die Aufschlagstelle des Hammers aufgeklebt wird.

Klänge und Melodien

  • Der Bim-Bam-Schlag ist bei Tisch- und Pendeluhren üblich. Drei bis fünf Hämmer schlagen auf genauso viele Tonstäbe, zur halben Stunde erklingt ein einzelner Doppelschlag (Bim-Bam), zur vollen Stunde so viele wie die Stundenzahl beträgt. Große Standuhrwerke mit diesem Schlag dagegen bringen nicht selten bis zu acht Gongstäbe zum Klingen. Klangbeispiele (Video): Media:BimBamSchlag_30Minuten_Beispiel_02.ogg, Media:BimBamSchlag_30Minuten_Beispiel_01.ogg
  • Der Wiener Schlag ist bei Kirchenuhren sehr beliebt, findet aber auch in besseren Heimuhren Verwendung. Zur Viertelstunde ertönt ein einzelner Schlag, zur halben zwei, zur Dreiviertelstunde drei, zur vollen vier Schläge. In in der Regel tieferer Tonlage folgt die Zählung der Stunden.
  • Der Bim-Bam-Bum-Schlag oder Dreiviertelschlag schläg zum ersten Viertel ein „Bim“, zum zweiten Viertel ein „Bim-Bam“, zum dritten Viertel ein „Bim-Bam-Bum“ und zur vollen Stunde nur die Anzahl der Stunden, aber keine Viertelstunden.
  • Der Westminster-Schlag ist auch als auch Big-Ben-Schlag bekannt. Hierbei wird für jede vollendete Viertelstunde vier Noten einer Melodie von insgesamt 20 Noten geschlagen. Die anschließende Zählung der Stunden wird auch hier in anderer Tonlage geschlagen. Der Westminster-Schlag ist bei Heimuhren am beliebtesten, doch kann er auch als sehr störend empfunden werden. Klangbeispiele (Video):
    • Media:Westminsterschlag_15Minuten_Beispiel_01.ogg,
    • Media:Westminsterschlag_30Minuten_Beispiel_01.ogg,
    • Media:Westminsterschlag_45Minuten_Beispiel_01.ogg,
    • Media:Westminsterschlag_3h_Beispiel_01.ogg

Bei manchen Uhren kann zwischen mehreren Melodien umgeschaltet werden.

Gemäß[6] werden neben den oben genannten Schlagwerksmelodien folgende genannt:

  • „Parsifal-Glocken“-Schlag (Viertelstunde und Stundenschlag)
  • „Ave-Maria“-Schlag (Viertelstundenschlag nur zur 1. bis 3. Viertelstunde. Zur vollen Stunde kein Viertelstundenschlag)
  • „St. Michaels“-Schlag (Viertelstunde und Stundenschlag)
  • „Whittington“-Schlag (englische oder amerikanische Fassung) (Viertelstunde und Stundenschlag)
  • „Trinity“-Schlag (Original des Glockenspiels oder Schlagwerksausführung) (Viertelstunde und Stundenschlag)
  • „Canterbury“-Schlag (Viertelstunde und Stundenschlag)
  • „Notre Dame“-Schlag (Viertelstunde und Stundenschlag)
  • „Elite-Carillon“-Schlag (Viertelstunde und Stundenschlag)
  • „Kopenhagener Rathaus-Glockenspiel“-Schlag (Viertelstunde und Stundenschlag. "Wächtergesang" um 6:00 und 12:00)
  • „Potsdamer Gong“(nur volle Stunde)
  • „Tessiner Gong“(halbe und volle Stunde)

Schlagabschaltung

Bei einigen Uhren kann das Schlagwerk ganz, teilweise oder zu bestimmten Zeiten (zum Beispiel nachts) abgeschaltet werden. Dazu blockiert meist ein manuell bedienter Metallschieber das Schlagwerk. Bei anderen Varianten werden dagegen lediglich die Schlaghämmer mit Seilzügen von den Tonstäben ferngehalten. Zur Nachtabschaltung verhindert manchmal eine mechanische Zusatzeinrichtung die Auslösung des Schlagwerks oder manchmal die Durchführung des Schlages.

Elektronischer Schlag

Die Elektronik hat auch bei Schlagwerken für Heimuhren längst Einzug gehalten. Dazu sind auf einem Chip Melodien und Stundenschläge in digitalisierter Form gespeichert, die zu gegebener Zeit über einen kleinen Lautsprecher abgespielt werden. Auch elektronische Armbanduhren geben oft ein akustisches Zeitsignal zur vollen Stunde.

Siehe auch

Weblinks / Quellen / Fußnoten

  1. a b Hermann Brinkmann: Einführung in die Uhrmacherlehre. Wilhelm Knapp Verlag, 1980
  2. a b c d Emile James: Die Lehre von den Schlagwerken. Verlag Callwey, München 1903; Reprint der Originalausgabe: Verlag Georg D. W. Callwey, München 1988
  3. René Beguin: Uhren. Rembrandt Verlag, 1979; Originalausgabe: Restauration des Horloges, Montres et Pendules. Office du Livre, 1979
  4. a b Zdeněk Martínek und Jaroslav Řehoř: Mechanisch Uhren. VEB Verlag Technik Berlin, 1980
  5. Es ist in diesem Fall besser, die Uhr kurz anzuhalten (z. B. Pendeluhr) oder einfach um soviel vorzustellen, dass die Anzeige wieder mit der realen Zeit übereinstimmt. Alte Uhrwerke können beschädigt werden, wenn sie rückwärts gestellt werden. Moderne Uhrwerke haben dagegen oft Schutzmechanismen, die Schäden verhindern.
  6. a b Gustav-Adolf Krumm: Großuhr-Schlagwerke - Bau, Wirkweise, Zusammensetzen und Einrichten von Gongschlagwerken. Verlag der Deutschen Uhrmachter-Zeitung, 1935, Reprint der Originalausgabe: Verlag Georg D. W. Callwey, München 1988
  7. Diese Anpassung sollten Sie nur vornehmen, wenn Sie genug Erfahrung mit der Reparatur von Schlagwerken haben.
zum Rechenschlagwerk

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