aiMOOC

Fachübungen 3 – Mechanische Großuhren warten und instandsetzen - Uhrmacher

QR-Code

Einleitung

Vollkurs für Auszubildende Uhrmacher im 1. Ausbildungsjahr zu Lernfeld 3. Du analysierst mechanische Großuhren, planst Wartung und Instandsetzung, rechnest, diagnostizierst, prüfst und dokumentierst. Der KMK-Rahmenlehrplan nennt Antrieb, Räderwerk, rückführende/ruhende Hemmungen, Schwingsystem, Schlag-/Weckwerke, Übersetzung, Gangdauer, Lagerung, Reinigung, Schmierung, Umwelt- und Arbeitsschutz. Praktische Arbeiten an gespeicherter Energie, Gefahrstoffen oder Maschinen erfolgen nur qualifiziert angeleitet nach Hersteller- und Betriebsvorgaben.

Megatherium, CC BY-SA 4.0: Quelle/Rechte.

Energiefluss, Räderwerk und Fachrechnen

Funktionskette

Gewicht oder Zugfeder bilden den Antrieb. Das Räderwerk überträgt Energie über Räder und Triebe zur Hemmung. Sie dosiert den Ablauf und koppelt ihn an das Pendel. Das Zeigerwerk erzeugt die Anzeige; Zusatzwerke übernehmen Schlag oder Wecken. Diagnose folgt deshalb Antrieb → Räderwerk → Hemmung → Schwingsystem → Anzeige/Zusatzwerk.

Edmund Beckett, 1874, gemeinfrei: Quelle/Rechte.

Übersetzung

Für ein Zahnradpaar gilt idealisiert n2=n1·z1/z2. Mehrere Stufen werden multipliziert. 60 Zähne auf 10 ergeben Faktor 6; 64 auf 8 Faktor 8; zusammen 48. Dreht die erste Welle einmal je Stunde, dreht die letzte idealisiert 48-mal je Stunde. Typische Fehler sind vertauschte Zähnezahlen und addierte statt multiplizierter Stufen. Plausibilitätscheck: großes Rad auf kleinen Trieb erhöht dessen Drehzahl.

Turmuhrzeichnung, Milham 1922, Public Domain USA: Quelle/Rechte.

Hemmung, Pendel und Gang

Hemmungen

Die Hemmung hält das Hemmungsrad periodisch an, gibt es schrittweise frei und überträgt Impulse an den Gangregler. Bei der rückführenden Hemmung dreht das Hemmungsrad zeitweise geringfügig zurück; bei der ruhenden Hemmung bleibt es in der Ruhe ohne Rückführung. Beurteile Eingriff, Ruhe, Abfall und Impuls als System.

Ankerhemmung: Quelle/Rechte.

Grahamhemmung, Mario Frasca, CC BY-SA 3.0: Quelle/Rechte.

Pendelrechnung

Für kleine Auslenkungen gilt näherungsweise T=2π·√(l/g). Größere wirksame Länge bedeutet größere Periodendauer und tendenziell langsameren Gang. Für l=0,994 m und g=9,81 m/s² folgt T≈2,00 s. Das Modell ersetzt keine reale Gangkontrolle: Aufhängung, Masseverteilung, Reibung und Hemmung beeinflussen das Werk.

Robin Nance Clock Repair, 2026: Demonstration von Pendel, Hemmung, Räderwerk und Schlagwerk; verlinktes YouTube-Original.

Wartung, Diagnose und Modellfall

Sicher diagnostizieren

Dokumentiere Auftrag und Ist-Zustand. Prüfe Energie, Kraftfluss, Lager, Zapfen, Zahnflanken, Triebe, Hemmung, Pendelkopplung und Zeigerfreigang. Verschmutzung, falsche Schmierung, Verschleiß und Fehljustage können ähnliche Symptome erzeugen. Schmierstoff ist kein Reparaturersatz; Auswahl und Menge richten sich nach Vorgaben. Nach Montage folgen Funktions- und Gangkontrolle. Im Protokoll werden Befund, Maßnahme und Ergebnis getrennt.

Modellfall

Synthetischer Auftrag: Eine Pendelwanduhr mit Federzug, Ankerhemmung und Stundenschlag bleibt nach Stunden stehen und schlägt gelegentlich zu wenig. Befunde am sicheren Lehrmodell: alte Öl-/Staubablagerungen, geringer Zeigerfreigang, schwergängige Schlagwerkslagerung. Plan: Energie sichern, Zustand dokumentieren, Baugruppen prüfen, angeleitet reinigen, Lager beurteilen, vorgabengerecht schmieren, montieren, Hemmung/Zeiger/Schlag prüfen, Gang messen. Ergebnis: nach Maßnahmen kein Stillstand im Beobachtungsfenster, 12 von 12 synthetischen Schlagzyklen vollständig, 24-h-Gangwert +18 s. Das ist Lernwert, keine allgemeine Toleranz.

Kriterium	0	1	2
Analyse	verwechselt	teilweise	Funktionskette korrekt
Diagnose	Vermutung	Einzelprüfung	Hypothesen systematisch
Planung	unsicher	brauchbar	sicher und logisch
Rechnen	fehlt	Ansatz	Rechenweg und Plausibilität
Dokumentation	unklar	Kerndaten	Befund Maßnahme Ergebnis getrennt

Musterprodukt: Instandsetzungsprotokoll mit Baugruppe, Symptom, Prüfschritt, Befund, freigegebener Maßnahme und Prüfergebnis.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Wissen

Welche Baugruppe koppelt Räderwerk und Gangregler? (Hemmung) (!Zeigerwerk) (!Gehäuse) (!Zifferblatt)

Rückmeldung: Die Hemmung dosiert den Ablauf.

Was kennzeichnet eine rückführende Hemmung? (Das Hemmungsrad dreht zeitweise geringfügig zurück) (!Das Pendel stoppt vollständig) (!Das Zeigerwerk läuft rückwärts) (!Der Antrieb wird entfernt)

Rückmeldung: Die Rückführung ist das Kennzeichen.

Was bewirkt größere Pendellänge im einfachen Modell? (Größere Periodendauer) (!Kleinere Periodendauer) (!Keine Änderung) (!Mehr Antriebskraft)

Rückmeldung: T wächst mit der Wurzel aus l.

60 Zähne treiben 10 Zähne. Welcher Faktor entsteht? (Sechs) (!Zehn) (!Fünfzig) (!Sechzig)

Rückmeldung: 60 geteilt durch 10 ist 6.

Welche Diagnosefolge ist sinnvoll? (Antrieb Räderwerk Hemmung Schwingsystem) (!Glas Gehäuse Zifferblatt Pendel) (!Zeiger Kunde Feder Glas) (!Pendel Glas Kunde Antrieb)

Rückmeldung: Sie folgt dem Energiefluss.

Was gehört ins Instandsetzungsprotokoll? (Befund Maßnahme Prüfergebnis) (!Nur Arbeitszeit) (!Nur Ölmenge) (!Nur Vermutung)

Rückmeldung: So bleibt die Arbeit nachvollziehbar.

Welche Schmieraussage stimmt? (Schmierstoff wird nach Vorgabe ausgewählt) (!Viel Öl ist immer besser) (!Öl ersetzt Lagerreparatur) (!Ein Öl passt überall)

Rückmeldung: Stelle und Werk bestimmen die Auswahl.

Was prüfst du bei falschem Stundenschlag zuerst? (Die Funktionskette des Schlagwerks) (!Die Pendellänge) (!Das Uhrglas) (!Die Zifferblattfarbe)

Rückmeldung: Erst die betroffene Baugruppe eingrenzen.

Warum Gang über definierten Zeitraum messen? (Einen belastbaren Trend beurteilen) (!Das Werk beschleunigen) (!Das Pendel beschweren) (!Den Schlag verstärken)

Rückmeldung: Einzelmomente reichen nicht.

Wie erfolgen gefährdende praktische Arbeiten? (Qualifiziert angeleitet) (!Ohne Energiesicherung) (!Ohne Einweisung) (!Mit beliebigen Chemikalien)

Rückmeldung: Arbeitsschutz hat Vorrang.

Memory

Hemmung	dosiert Räderablauf
Pendel	mechanischer Gangregler
Räderwerk	überträgt Energie
Schlagwerk	erzeugt Zeitsignale
Protokoll	dokumentiert Befund und Ergebnis

Drag-and-drop

Ordne zu.	Bedeutung
Antrieb	stellt Energie bereit
Hemmung	gibt schrittweise frei
Schwingsystem	liefert Zeitbasis
Gangkontrolle	bewertet Zeitabweichung
Dokumentation	macht Arbeit nachvollziehbar

Kreuzwort

Hemmung	Koppelt Räderwerk und Gangregler?
Pendel	Gangregler vieler Großuhren?
Räderwerk	Gesamtheit von Rädern und Trieben?
Antrieb	Stellt mechanische Energie bereit?
Schmierung	Vermindert Reibung an vorgesehenen Stellen?
Schlagwerk	Erzeugt hörbare Zeitsignale?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Baugruppenanalyse: Zeichne die Funktionskette und erkläre jede Baugruppe.
Fehlerbeobachtung: Ordne sechs synthetische Symptome Prüffeldern zu.
Fachbegriffe Großuhr: Erstelle ein Glossar mit zehn Begriffen.
Befundprotokoll: Trenne in einem Beispiel Befund, Maßnahme und Ergebnis.

Standard

Übersetzungsrechnung: Berechne drei Zahnradstufen mit Plausibilitätscheck.
Pendeldaten: Vergleiche drei synthetische Pendellängen und Periodendauern.
Fehlerbaum: Entwickle einen Diagnosebaum für „Uhr bleibt stehen“.
Schlagwerkdiagnose: Plane Prüfungen für einen falschen Stundenschlag.

Schwer

Modellfall Großuhr: Bearbeite den Modellfall vollständig mit Bewertungsraster.
Gangdatenanalyse: Werte sieben synthetische Tageswerte aus und begründe Maßnahmen.
Instandsetzungsplanung: Erstelle einen sicheren Arbeitsplan mit Prüfstopps.
Transfer Großuhr: Übertrage die Diagnose auf eine gewichtgetriebene Standuhr und begründe Unterschiede.

Lernkontrolle

Kraftfluss: Begründe, wie erhöhte Lagerreibung die Hemmung beeinflussen kann.
Übersetzung: Erkläre, warum Übersetzungsstufen multipliziert werden.
Pendelfehler: Leite aus T=2π·√(l/g) die Richtung einer Gangänderung ab.
Diagnosesicherheit: Unterscheide Symptom, Hypothese, Befund und Maßnahme.
Schlagwerk: Erkläre, warum falscher Schlag nicht automatisch ein Gehwerkfehler ist.
Dokumentationsqualität: Bewerte zwei synthetische Protokolle anhand Nachvollziehbarkeit und Prüfbarkeit.

Lernnachweis

Du weist Lernen nach, wenn du Baugruppen und Energiefluss korrekt erklärst, Übersetzungs- und Pendelrechnungen mit Einheiten und Plausibilität ausführst, aus synthetischen Daten begründete Fehlerhypothesen entwickelst, einen sicheren Arbeitsplan formulierst, Prüfergebnisse bewertest und ein fachliches Instandsetzungsprotokoll erstellst.