Wie funktioniert eine mechanische Uhr?

Eine mechanische Uhr hat keine Batterie, keine Platine und keinen Quarz. Sie läuft mit einem aufgerollten Metallband, einer Handvoll Zahnräder und einem winzigen Rad, das mehrmals pro Sekunde hin- und herschwingt. Das ist alles. Und trotzdem geht eine gute auf wenige Sekunden am Tag genau.

Sobald du die fünf, sechs beteiligten Teile verstanden hast, ergibt jede mechanische Uhr Sinn – von der Vintage-Dress-Watch mit Handaufzug bis zur modernen Automatik-Taucheruhr. Hier ist das Ganze, in der Reihenfolge, in der die Energie fließt.

Die Kurzfassung

Eine mechanische Uhr erledigt drei Aufgaben nacheinander:

1. Energie speichern – beim Aufziehen über die Krone wird eine Feder gespannt, die Zugfeder.
2. Energie weitergeben – die Feder entspannt sich langsam und dreht dabei eine Kette von Zahnrädern, das Räderwerk.
3. Energie in gleichen Portionen abgeben – Hemmung und Unruh geben die Räder Schrittchen für Schrittchen frei, in gleichmäßigem Rhythmus. Dieser Rhythmus macht aus dem Ganzen eine Uhr statt eines Kreisels.

Die Zeiger sitzen einfach auf Rädern, die sich zufällig einmal pro Stunde und einmal in zwölf Stunden drehen.

1. Die Zugfeder: die Batterie der Uhr

Die Zugfeder ist ein langes, dünnes Band aus gehärteter Legierung, aufgerollt in einer kleinen Trommel, dem Federhaus. Wenn du an der Krone drehst (oder wenn der Rotor einer Automatik schwingt), wickelst du die Feder enger. Während sie sich langsam entspannt, dreht sie das Federhaus, und dessen Zahnkranz treibt alles andere an.

Wie lange eine Feder die Uhr am Laufen hält, nennt man Gangreserve. Die meisten Uhren schaffen rund 40 Stunden; manche nutzen eine längere Feder oder mehrere Federhäuser hintereinander und laufen acht Tage. Sperrrad und Sperrklinke verhindern, dass sich die Feder einfach rückwärts entspannt, sobald du die Krone loslässt – das ist das Klicken, das du beim Aufziehen spürst.

2. Das Räderwerk: aus Kraft wird Zeit

Das Federhaus dreht sich langsam und mit viel Kraft. Das Räderwerk – meist vier Räder: Minutenrad, Kleinbodenrad, Sekundenrad und Ankerrad – übersetzt das in schnellere, sanftere Bewegung. Jedes Rad greift in ein kleines Zahnrad am nächsten Rad, das Trieb, und die Übersetzungen sind so gewählt, dass:

• sich das Minutenrad einmal pro Stunde dreht (es trägt meist den Minutenzeiger),
• sich das Sekundenrad einmal pro Minute dreht (es trägt oft den Sekundenzeiger – deshalb sitzt eine kleine Sekunde immer genau dort, wo sich dieses Rad gerade befindet),
• sich das Ankerrad schnell dreht, Zahn für Zahn.

Sich selbst überlassen, würde die Feder dieses Räderwerk im Bruchteil einer Sekunde durchdrehen lassen, und die Uhr wäre abgelaufen. Irgendetwas muss sie bremsen.

3. Die Hemmung: Energie in Portionen

Die Hemmung ist der raffinierte Teil. In den meisten modernen Uhren ist es eine Schweizer Ankerhemmung: ein Ankerrad mit eigenwillig geformten Zähnen und ein kleiner, ankerförmiger Hebel, der Anker, mit zwei Rubinen, den „Paletten“.

Der Anker kippt von einer Seite zur anderen. Bei jedem Kippen lässt eine Palette einen Zahn des Ankerrads vorbei, und die andere fängt den nächsten. Das Räderwerk rückt genau einen Schritt vor und wird wieder gesperrt. Dieses Sperren und Freigeben ist das Ticken, das du hörst – und der Grund, warum sich der Sekundenzeiger einer mechanischen Uhr in winzigen Schritten bewegt statt in einem wirklich gleichmäßigen Gleiten.

Die Hemmung hat noch eine zweite Aufgabe: Jeder Zahn gibt dem Anker beim Vorbeigleiten einen winzigen Stoß, den der Anker an die Unruh weiterreicht. Dieser Impuls hält die Unruh in Schwingung.

4. Unruh und Spiralfeder: der Herzschlag

Die Unruh ist ein kleiner, beschwerter Reif, der auf einer Welle hin- und herschwingt. Eine hauchfeine Spirale, die Spiralfeder (auch Unruhspirale), zieht sie jedes Mal zur Mitte zurück, sodass sie in gleichmäßigem Takt schwingt – wie ein Pendel, nur eben eines, das in jeder Lage funktioniert.

Jede Schwingung der Unruh stößt den Anker an, der das Ankerrad um einen Zahn freigibt. Die Unruh gibt also den Rhythmus der ganzen Uhr vor. Die meisten modernen Uhren schlagen 21.600- oder 28.800-mal pro Stunde – das sind 6 oder 8 Schritte des Sekundenzeigers pro Sekunde. Was diese Zahlen bedeuten, erklären wir in Schlagzahl einer Uhr erklärt.

Die Ganggenauigkeit hängt davon ab, wie gleichmäßig die Unruh schwingt. Temperatur, Magnetismus, die Lage der Uhr und die verbleibende Federkraft schubsen sie alle ein wenig. Ein Uhrmacher „reguliert“ ein Werk, indem er die wirksame Länge der Spiralfeder verändert, bis die Uhr weder vor- noch nachgeht.

5. Steine: warum in einer Uhr Rubine stecken

Dort, wo sich die Zapfen der Räder drehen, und an den Paletten sitzen in Uhren winzige synthetische Rubine. Rubin ist extrem hart und glatt, verschleißt also langsam und braucht sehr wenig Öl. Ein einfaches Handaufzugswerk hat typischerweise 17 Steine – genug für jede wichtige Reibungsstelle. Automatikwerke haben oft 21 bis 25, weil der Aufzugsmechanismus weitere bewegliche Teile mitbringt.

Mehr Steine bedeuten nicht automatisch eine bessere Uhr. Über den funktionalen Satz hinaus sind zusätzliche Steine vor allem Dekoration.

6. Aufzug und Zeigerstellung: die Aufgabe der Krone

Die Krone sitzt auf einer Welle im Inneren der Uhr, und ein kleiner Satz Hebel und Räder – Aufzug- und Zeigerstellmechanismus genannt – entscheidet, was das Drehen der Krone bewirkt:

• Eingedrückt – Drehen spannt die Zugfeder.
• Eine Stufe herausgezogen (bei Uhren mit Datum) – Drehen verstellt das Datum.
• Ganz herausgezogen – Drehen bewegt die Zeiger, um die Zeit zu stellen.

Bis etwa 1840 brauchte man einen separaten Schlüssel, um eine Uhr aufzuziehen und zu stellen – deshalb heißt dieser Mechanismus bis heute Kronenaufzug, auf Englisch „keyless works“, also „schlüsselloser Aufzug“. Mehr dazu unter Mechanische Uhr richtig stellen.

7. Das Zeigerwerk: aus Minuten werden Stunden

Der Minutenzeiger sitzt auf der Welle des Minutenrads, aber der Stundenzeiger muss sich zwölfmal langsamer drehen. Ein kleiner Rädersatz unter dem Zifferblatt – das Zeigerwerk – teilt die Drehung des Minutenzeigers durch zwölf und treibt ein Rohr an, das den Stundenzeiger trägt. Auch Datumsscheiben, Wochentagsscheiben und Mondphasenscheiben holen sich ihre Bewegung von hier, meist über ein Rad, das sich einmal in 24 Stunden dreht.

Was bei Automatikuhren anders ist

Eine Automatikuhr hat alles oben Genannte, dazu ein halbmondförmiges Gewicht, den Rotor. Wenn sich dein Handgelenk bewegt, schwingt der Rotor und zieht über einen Satz Wechselräder die Zugfeder für dich auf. Eine Schleppfeder am Ende der Zugfeder verhindert, dass sie überspannt wird. Wie das den Alltag mit der Uhr verändert, steht in Automatik oder Handaufzug.

Warum eine mechanische Uhr stehen bleibt

Eine mechanische Uhr bleibt aus einem einfachen Grund stehen: Der Zugfeder geht die Energie aus. Ist sie fast entspannt, kann sie das Ankerrad nicht mehr kräftig genug antreiben, um die Unruh in Schwingung zu halten, und das ganze Räderwerk kommt zur Ruhe. Zieh sie auf, und sie läuft wieder. Das ist kein Defekt – es ist die Abmachung, die du mit einer mechanischen Uhr triffst.

Sieh es in Mecha Watch in Aktion

Über eine Unruh zu lesen ist das eine. Ihr zuzusehen ist etwas anderes. In Mecha Watch wählst du eines von vier Uhrwerken – jedes tickt in seiner echten Frequenz –, baust eine Uhr darum herum und drehst sie dann um, um das Werk durch den Gehäuseboden zu sehen.

Und weil sie sich wie das Original verhält, muss die Energie von dir kommen. Dreh an der Krone und spür jeden Klick des Gesperrs; geh ein paar Schritte, und eine Automatik zieht sich selbst auf; ignorier sie, und die Zugfeder läuft ab, die Uhr bleibt stehen. Einen besseren Weg, eine mechanische Uhr zu verstehen, kennen wir nicht: Bau eine Uhr – auf Englisch „make a watch“ oder, schnell gesprochen, Mecha Watch – und halte sie am Leben.

Häufige Fragen

Braucht eine mechanische Uhr eine Batterie?

Nein. Eine mechanische Uhr wird ausschließlich von einer aufgerollten Zugfeder angetrieben, die du über die Krone aufziehst – oder, bei einer Automatik, durch die Bewegung deines Handgelenks.

Warum tickt eine mechanische Uhr?

Wegen der Hemmung. Ein Anker sperrt das Ankerrad und gibt es Zahn für Zahn frei, im Rhythmus der schwingenden Unruh. Jede Freigabe ist ein Tick.

Wie genau geht eine mechanische Uhr?

Eine typische mechanische Uhr geht pro Tag irgendwo zwischen wenigen Sekunden und rund 20 Sekunden vor oder nach. Für zertifizierte Chronometer gelten engere Grenzen. Quarzuhren sind weitaus genauer.

Warum haben mechanische Uhren Steine?

Synthetische Rubine dienen als Lager an Stellen mit hoher Reibung, weil sie hart und glatt sind – so verschleißen die Teile langsam und brauchen wenig Öl.

Was ist der Unterschied zwischen Zugfeder und Spiralfeder?

Die Zugfeder speichert Energie und treibt die Uhr an. Die Spiralfeder ist eine viel feinere Feder an der Unruh, die deren Schwingung steuert und damit die Ganggenauigkeit der Uhr.