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Uhr

 

[mittelhochdeutsch ūr(e), (h)ōre, über mittelniederdeutsch ūr(e) und altfranzösisch (h)ore »Stunde«, von lateinisch hora »Stunde«, »Zeit«, Plural horae »Uhr«], Gerät oder Vorrichtung zur Angabe der Tageszeit (Zeitpunkt) oder zur Messung der Dauer von Zeitabläufen (Zeitspanne). Die meisten Uhren benutzen als Zeitmaß die Periodendauer eines zeitlich periodischen Vorgangs (meist eine Schwingung), dessen Frequenz mechanisch oder elektrisch/elektronisch umgesetzt (meist reduziert) und in den Einheiten Sekunde, Minute, Stunde angezeigt wird. Als Anzeige dienen v. a. Zeiger (Analoganzeige) oder Ziffern, die die Uhrzeit beziehungsweise die Zeitspanne numerisch angeben (Digitalanzeige). Bei Uhren mit Analoganzeige dient eine in sechzig oder zwölf gleiche Sektoren geteilte Kreisscheibe (Zifferblatt) als Skale zum Ablesen. Nach den Gehäuse- beziehungsweise Uhrwerkabmessungen unterscheidet man Kleinuhren (Armbanduhr, Taschenuhr; Werkdicke 12 mm oder weniger) und Großuhren (z. B. Tischuhr, Wand- und Standuhr, Turmuhr).

 

Uhren, die nicht Schwingungen zur Bildung eines Zeitmaßes nutzen, sind z. B. die Sanduhr, die Sonnenuhr und die Wasseruhr. Bei Öl- und Kerzenuhren (elementaren Uhren) dient die Mengenminderung durch Verbrennen (Sinken des Ölspiegels, Kürzerwerden der Kerze) als Zeitmaß. - Im weiteren Sinn werden häufig auch Messgeräte mit Zifferblatt und Zeigeranzeige als Uhr bezeichnet, z. B. die Messuhr und Durchflusszähler wie Gas- oder Wasseruhren.

 

Mechanische Uhren

 

bestehen in der Regel aus Werkgestell, Antrieb, Aufzugskrone mit Zeigerstellvorrichtung, Räderwerk aus Gehwerk, Zeigerwerk (zum Teil mit einem Weckerwerk oder Schlagwerk gekoppelt), Schwingungssystem, Hemmung und Zusatzfunktionen (wie Chronographeneinrichtung, Kalender-, Tachymeter-, Gangreserve- oder Wochentagsanzeige) sowie Zifferblatt und Zeiger. Der Antrieb erhält die zur Bewegung des Räderwerks und zur Deckung der Reibungsverluste im Schwingungssystem benötigte Energie entweder von einem Gewicht oder von einer Zugfeder. Als Zugfeder dient eine gewundene Biegefeder (Spiralfeder), die meist in einer Trommel (Federhaus) angeordnet ist. - Das Aufziehen erfolgt bei größeren Handaufzuguhren mittels Schlüssel, Kette oder Seilzug, bei Taschen- und Armbanduhren gewöhnlich durch Drehen der Krone, mit der auch die Zeiger gestellt werden. Bei Armbanduhren mit automatischem Aufzug (Selbstaufzug- oder Automatikuhr) ziehen die durch die Armbewegungen verursachten Drehungen eines Rotors die Zugfeder auf. Das vom Antrieb erzeugte Drehmoment setzt das Räderwerk in Bewegung, dessen Ablauf durch die Hemmung geregelt wird.

 

Als taktgebendes Schwingungssystem (Gangregler, Gangordner) dient in Pendeluhren ein Schwerependel (Uhrenpendel, Perpendikel), in Unruhuhren (Armband- und Taschenuhr, Tisch- und Wanduhr) ein als Unruhsystem oder Unruhschwingsystem bezeichnetes Drehpendel in Form eines ausgewuchteten Metallreifens mit Speichen (Unruhreif) sowie einer an Unruhwelle und -kolben befestigten Spiralfeder; diese speichert die auf die Unruh übertragene Energie und gibt sie jeweils beim Zurückschwingen wieder ab. Die in federnden Fassungen gelagerte Unruh führt weitgehend lageunabhängige, isochrone Schwingungen aus, ist aber empfindlich gegen äußere Störungen.

 

Elektrische Uhren

 

entnehmen die zur Inganghaltung ihres Uhrwerks erforderlicher Energie als elektrische Energie entweder dem Stromnetz, Batterien oder Solarzellen. Eine in Japan entwickelte Armbanduhr erhält ihre Energie durch ein »automatic generating system« (AGS-Uhr), bei dem mit jeder Armbewegung des Trägers der in Drehbewegung versetzte Rotor einen Ringmagneten antreibt, der zusammen mit einer Induktionsspule die nötige Wechselspannung erzeugt. Synchronuhren sind von einem kleinen wechselstromgespeisten Synchronmotor angetriebene Uhren, deren Ganggenauigkeit durch die Genauigkeit der Netzregelung bestimmt wird, da die Zeitbasis die Frequenz des Wechselstromnetzes bildet. Elektromechanische Uhren sind dem Prinzip nach mechanische Uhren, die lediglich elektrisch aufgezogen werden. Als direkt elektrisch angetriebene Uhren werden Bauformen bezeichnet, bei denen meist nach dem elektrodynamischen Prinzip die Energie direkt dem Schwingungssystem zugeführt wird, das seinerseits die Fortschaltung des Räder- und des Zeigerwerks bewirkt. Dabei trägt der Schwinger Permanentmagnete, die mit im Gestell fest stehenden Spulen zusammenwirken. Die periodische Steuerung erfolgt im einfachsten Fall durch eine Rückkopplungsschaltung mit Transistor mit der Frequenz des Schwingungssystems (elektronisch gesteuerte Uhr). Als Schwinger dienen Pendel, auf 2,5 Hz bis maximal 5 Hz abgeglichene Unruhschwinger und gegenphasig mit 360 Hz schwingende Biegeschwinger (Stimmgabeluhr), die über ein Klinkensystem das Zeigerwerk mit einer Ganggenauigkeit von etwa ±0,2 s pro Tag antreiben. Bedeutend genauer gehen Quarzuhren (durchschnittlich ±2 s bis maximal zulässig ±30 s im Monat) und Atomuhren, bei denen die durch das Schwingungssystem erzeugten Frequenzen mithilfe elektronischer Schaltungen umgesetzt werden (deshalb auch als elektronische Uhren bezeichnet). Je nach Art der Anzeige gibt es Quarzuhren als Digitaluhr oder mit Analoganzeige. Die Hybriduhr ist wie eine Analoguhr mit Zeigern und Zifferblatt ausgerüstet und hat zusätzlich innerhalb des Zifferblattes eine LCD-Anzeige (Flüssigkristallanzeige), auf der neben der Zeit Monat, Wochentag, Tag, gestoppte Zeiten, die Zeit einer anderen Zeitzone oder die Weckzeit abgelesen werden können.

 

Alle Uhren mit mechanischen Schwingern (Pendel, Unruh, Stimmgabel, Quarz) sind sekundäre Zeitmesser (Sekundäruhren), da ihre Schwingungen äußeren Einflüssen unterliegen; ihr Gang muss daher in gewissen Abständen durch Vergleich mit primären Zeitmessern (Primäruhren) kontrolliert werden. Lange geschah dies durch Vergleich mit den durch genaue astronomische Zeitmessung festgelegten Perioden der Erdrotation beziehungsweise des Erdumlaufs um die Sonne, bis die erste Quarzuhr erkennen ließ, dass die durch die Bewegung der Erde definierten Uhren nicht konstant gehen. Heute verwendet man Quarzuhren und v. a. Atomuhren als Primäruhren. Elektrische Zentraluhranlagen bestehen aus einer sehr genau gehenden, als Haupt- oder Mutteruhr bezeichneten Normaluhr mit selbstständigem Gangregler und beliebig vielen Nebenuhren, die vom Impulsgeber der zentralen Normaluhr durch genau gesteuerte Stromimpulse im Minutenabstand elektromagnetisch weitergeschaltet beziehungsweise (bei eigenem Gangregler) synchronisiert werden. Sie gewährleisten die dauernde Übereinstimmung mehrerer Uhren, z. B. in Schulen, Fabriken und auf Bahnhöfen. Funkgesteuerte Uhren (Funkuhren) bestehen aus Energiequelle, Empfänger, Verstärker, Decoder und Anzeigeeinheit. Sie ermöglichen die Anzeige einer hochgenauen, meist von einer Atomuhr ausgehenden Zeit, indem sie die über einen Zeitzeichensender über Langwelle (77,5 kHz Trägerschwingung) ausgestrahlten Impulse decodieren. Solarbetriebene Funk-Armbanduhren laufen bei genauester Zeitangabe jahrelang völlig selbstständig (korrigiert durch Funksignale).

 

Uhren. für Sonderzwecke:

 

Hierzu gehören die Wecker, bei denen zur vorher eingestellten Zeit ein Signalwerk (Weckwerk) ausgelöst wird, indem ein freigegebener Weckerhammer mittels Anker von einer gespannten Zugfeder über ein Räderwerk in Bewegung gesetzt wird. Bei elektrischen oder Quarzweckern kann der Weckton auch durch einen Summer erzeugt werden, die Radioweckeruhr setzt den Radiobetrieb zur vorgegebenen Einstellzeit in Gang; bei Repetierweckern werden die Wecksignale wiederholt, zum Teil mit zunehmender Lautstärke und Dauer. Kurzzeitwecker (-messer) haben eine beschränkte Laufdauer (meist 60 min) und werden oft mit demselben Zeiger- beziehungsweise Drehknopf aufgezogen und eingestellt; häufig sind sie mit einem Schaltwerk gekoppelt, durch das ein Gerät ein- oder ausgeschaltet werden kann. - Bei einer Schachuhr sind zwei unabhängige Uhrwerke so in einem Gehäuse vereint, dass mit dem Einschalten der einen Uhr die andere gestoppt wird. - Weitere Sonderuhren sind die Parkuhr, die Stechuhr, die Stoppuhr, das Chronometer, der Chronograph und die Weltzeituhr, außerdem alle in der Kurzzeitmesstechnik verwendeten Geräte. - Als astronomische Uhr (Observationsuhr) bezeichnet man Präzisionspendeluhren mit Sekundenpendel, die als Normaluhr in Sternwarten u. a. zur gleichmäßigen Zeitunterteilung, zur genauen Zeithaltung sowie zu Beobachtungs- und Messzwecken dienen. Auch Kunstuhren, die Sonnen-, Mond- und Planetenstand, verschiedene Ortszeiten u. a. anzeigen, werden als astronomische Uhren bezeichnet.

 

Wirtschaft:

 

Die Uhrenproduktion ist durch eine internationale Spezialisierung geprägt: Quarzuhren vorwiegend der unteren Preisklasse stammen insbesondere aus Asien (v. a. China, Korea, Hongkong, Taiwan, GUS-Staaten), mechanische Quarzuhren der gehobenen Preisklasse kommen vorwiegend aus der Schweiz, Uhren der mittleren Preisklasse werden überwiegend in EU-Ländern hergestellt. Größte Produzenten und Exporteure der EU sind Frankreich, Deutschland, Italien und Großbritannien. Die deutsche Uhrenindustrie ist traditionell auf die Serienerzeugung von Großuhrwerken spezialisiert. Nach einer Stagnation in der 1. Hälfte der 1990er-Jahre wuchs die Produktion von Klein- und Großuhren in der EU wieder, v. a. aufgrund steigender Nachfrage nach preiswerten Kultuhren (Swatch) sowie Freizeit- und Sportuhren im mittleren Preisbereich einerseits und klassischen (teuren) Uhren andererseits.

 

Geschichte:

 

Früheste Zeitmesser waren Sonnenuhren, seit etwa 400 v. Chr. auch als Reisesonnenuhren bekannt. Daneben benutzte man in der Antike Wasseruhren. Die Sanuhr (das Stundenglas) ist erst für das 14. Jahrhundert belegt, ist aber wohl älter. - Ende des 13. Jahrhunderts kamen durch Gewichtsstücke angetriebene Räderuhren auf, die zunächst durch einen horizontal pendelnden Balken (Waag) über eine sich mitdrehende vertikale Spindel reguliert wurden und nur einen Stundenzeiger hatten. Ab Mitte des 14. Jahrhunderts wurden große Turmuhren mit Geh- und Schlagwerk gebaut. Um 1500 ersetzte man in Italien und Süddeutschland das Gewicht durch eine Feder als Antriebskraft. Die Federzuguhren (zuerst nur mit Stundenzeiger), deren Erfindung P. Henlein zugeschrieben wird, waren zuerst trommel- oder dosenförmig, später eiförmig (Nürnberger Ei), doch leitet sich der Name »Eierlein« von örlein (lateinisch hora »Stunde«) ab. Mit steigender feinmechanischer Fertigkeit stieg die Produktion von Taschen- und Tischuhren ab dem 16. Jahrhundert stark an. Die unterschiedliche Zugkraft der Feder wurde durch eine konische Schnecke ausgeglichen, die sich schon um 1430 nachweisen lässt. Die Spindelhemmung mit Schweinsborsten in der Funktion einer Torsionsfeder (Henlein) wurde nur langsam durch die 1674 von C. Huygens erfundene Spiralfederunruh ersetzt.

 

Nachdem die Konstanz kleiner Pendelschwingungen bereits von J. Bürgi (1612) und G. Galilei (1609) zur Zeitmessung ausgenutzt worden war, konstruierte Huygens 1657 die auf einer Idee Galileis (briefliche Mitteilung 1637) beruhende Pendeluhr und leitete damit die Ära genauer Zeitmessungen ein. Er bewältigte die Schwierigkeit einer fortwährenden Energiezufuhr, indem er dem als Gangregler dienenden Pendel bei jeder Schwingung durch die schrägen Flanken eines Steigrades einen Antriebsimpuls vermittelte. Die Erfindung der Ankerhemmung 1680 durch William Clement (* 1638, ✝ 1704) und R. Hooke ermöglichte eine Gangdauer von über 30 Stunden. G. Graham entwickelte ab 1712 das Kompensationspendel zum Ausgleich temperaturbedingter Einflüsse und 1715 die nach ihm benannte Hemmung, durch die auch die Ganggenauigkeit gesteigert wurde. Auf die erste ruhende Hemmung (Zylinderhemmung) für Taschenuhren erhielt Edward Barlow (* 1639, ✝ 1719) 1695 ein Patent, die erste freie Ankerhemmung wurde 1759 von Thomas Mudge (* 1715, ✝ 1794) entwickelt.

 

Mit der Erfindung des Schiffschronometers durch J. Harrison standen die zur Längenbestimmung auf See erforderlichen genau gehenden Uhren zur Verfügung, die auch auf schwankenden Schiffen die Zeit genau anzeigten. Dadurch setzte ein Aufblühen der englischen Uhrenindustrie im 18. Jahrhundert ein. Der Kronenaufzug an Taschenuhren wurde erst um 1840 erfunden. Zur gleichen Zeit kamen auch elektrische Uhren auf (Alexander Bain, * 1810, ✝ 1877); sie fanden allerdings erst um 1920 nach Verwendung des Synchronmotors weitere Verbreitung.

 

Die erste Quarzuhr wurde 1929 hergestellt. 1947 folgte die Ammoniakmoleküluhr, 1957 die elektrische und 1959 die elektronische Uhr. Uhren mit LCD-Anzeige wurden in den 1970er-Jahren entwickelt.

 

Literatur:

 

G. König: Die U. Gesch., Technik, Stil (1991);

 J. Abeler: Ullstein-Uhrenbuch. Eine Kulturgesch. der Zeitmessung (1994);

 K. Menny: Die Funktion der U. (²1994);

 

U.en, bearb. v. K.-E. Becker u. a. (⁷1994);

 G. Dohrn-van Rossum: Die Gesch. der Stunde. U.en u. moderne Zeitordnung (Neuausg. 1995);

 

Faszination U. Eine Gesch. der Zeitmessung, Beitrr. v. G. Negretti u. P. de Vecchi (a. d. Frz., 1996).

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

 

Uhr: Die Rationalisierung der Zeit

 

Uhr,

 

Echtzeituhr.