Wie beeinflusst die Masse den Gang der mechanischen Uhr?

Die Masse ist eine Grundeigenschaft aller Körper und – im Gegensatz zum Gewicht, oder genauer gesagt zur Gewichtskraft – überall gleich. Sie gibt an, wie träge ein Körper ist, d. h. welchen Widerstand er einer Beschleunigung, Abbremsung oder Richtungsänderung entgegensetzt. Ein Kilogramm Eisen ist also genauso schwer zu beschleunigen (oder zu bremsen) wie ein Kilogramm Gänsefedern. Das Gewicht dagegen beschreibt, welche Kraft ein Körper aufgrund der Erdanziehungskraft (Gravitation) in Richtung auf den Erdboden erfährt.

Bei Drehbewegungen ist nun noch ein weiterer Faktor wirksam: neben der bereits erwähnten Form der Trägheit, welcher durch die Masse beschrieben wird, gibt es noch das „Massenträgheitsmoment“. Denn welchen Widerstand ein Körper Drehungen um die eigene Achse entgegensetzt, hängt nicht nur von seiner Masse, sondern auch von der räumlichen Verteilung dieser Masse um die Drehachse herum ab. Ändert man diese Verteilung, also in der Regel seine Gestalt, ändert sich auch das Trägheitsverhalten gegenüber Drehungen. Der Uhrmacher nutzt dieses Phänomen zum „Massenausgleich“. Dieser erfolgt durch das Drehen von Masseschrauben oder Verschieben von Massegewichten, weshalb er auch vom “Auswiegen der Unruh” spricht. Gelegentlich wird sogar Material abgetragen oder angebracht, um das Gleichgewicht herzustellen. Bei dieser hohen Kunst der Reglage haben minimale Verschiebungen der Masseschrauben schon großen Einfluss auf das Schwingverhalten der Unruh. Ein schwieriges Unterfangen also. Ein Vergleich zeigt, worum es dabei geht: Wenn eine Eiskunstläuferin eine Pirouette dreht und dabei Beine und Arme enger an die Körperachse führt, wird die Drehung wie von selbst schneller. Sie verkleinert durch das Anwinkeln der Arme ihr Trägheitsmoment und dreht dadurch bei gleichem Schwung schneller als vorher. Nach dem gleichen Prinzip kann man das Tempo einer Unruhschwingung einregulieren. Arme und Beine sind dabei mit den Schrauben vergleichbar.

Beim Regulieren müssen zudem immer zwei gegenüberliegende Massen um den gleichen Wert verändert werden. Ansonsten entsteht ein Fehler, die Unruh bekommt eine Unwucht, weil sich ihr Schwerpunkt aus dem Mittelpunkt heraus verlagert hat. In der Folge schwingt die Unruh ungleichmäßig und die Uhr geht ungenau. Uhrmacher sprechen von einem Schwerpunkt- oder Lagenfehler. Erfolgen die Bewegungen der Massen nämlich ungleich, dann geht die Uhr zum Beispiel in der Lage „Krone unten“ zwölf Sekunden am Tag vor und in der Lage „Krone oben“ zwölf Sekunden am Tag nach. Der Aufwand, eine mechanische Uhr auf diese Weise perfekt einzustellen, ist sehr hoch und bedarf viel Zeit und Geduld. Das Ergebnis ist allerdings nachhaltiger als die Reglage über ein Rückersystem, weil die Spirale völlig frei „atmen“ kann und nicht durch einen Rückerschlüssel begrenzt wird. Renommierte Uhrenhersteller regulieren grundsätzlich über den Massenausgleich an der Unruh. An der bereits 1949 patentierten "Gyromax"-Unruh von Patek Philippe sorgen drehbare Rollen für den Massenausgleich. Bei Rolex befinden sich kleine Schrauben im Inneren des Unruhreifs, die der Hersteller aus "Microstella" bezeichnet. MaRi