Accutron

Stimmgabeluhren (englisch tuning fork watches) erzeugen die für ihren Uhrgang erforderlichen Schwingungen mit einer Stimmgabel.

Grundlegende Idee

Bulova Accutron, Modell Spaceview von 1971

Mechanische Stimmgabeluhr von 1866

Noch in den 1950er Jahren funktionierten sämtliche Armbanduhren mechanisch, sie besaßen eine Unruh zur Schwingungserzeugung, die nur mit 2,5 bis 5 Hz liefen. Von der Genauigkeit, mit der diese Frequenz eingehalten wurde, hing die Gangabweichung der Uhr ab, wobei eine hohe Frequenz zu einer geringeren Abweichung führt. Nun ließ sich die Frequenz einer Unruh nicht erheblich steigern, so dass man auf andere Systeme überging. Bei Stimmgabeluhren schwang hierzu eine winzige Stimmgabel mit 300 bis 720 Hz.

Funktionsweise

Mechanischer Aufbau

Die Stimmgabel wurde mittels kleiner Elektromagneten angeregt, wozu eine Transistorschaltung elektrische Impulse erzeugte. Eine Sperrklinke an der Stimmgabel übertrug die Bewegung auf das Räderwerk, welches wiederum – wie gewohnt – die Zeiger drehte. An Stelle des Tickens einer herkömmlichen Uhr hörte man bei der Stimmgabeluhr ein leises Summen. Die Sperrklinke bestand aus Berylliumkupfer, ein Werkstoff, welcher sich besonders eignete, um die erforderlichen sehr kleinen Zähne einzufräsen.

Von Vorteil bei dem System war auch der geringere Verschleiß, gab es doch weniger mechanische Teile, insbesondere keine (stark beanspruchte) Ankerhemmung; aus dem gleichen Grund ließ es sich leicht reparieren. Bestand ein gewöhnliches Automatikuhrwerk aus 26 beweglichen Teilen, benötigte ein Stimmgabelwerk lediglich 12. Hinzu kam, dass die Lager der Zahnräder kaum belastet wurden, da keine Federkraft auf sie wirkte.

Elektrischer Schaltkreis

So wie eine mechanische Uhr von einer Spiralfeder angetrieben wurde, sorgten in einer Stimmgabeluhr zwei Antriebsspulen dafür, dass die Uhr nicht stehen blieb. Dazu befanden sich an den beiden Zinken der Stimmgabel jeweils ein Dauermagnet. Diese beiden Antriebsspulen wurden von einer Phasenmeßspule über einen Transistor eingeschaltet. Hierzu induzierter einer der beiden Dauermagneten den Steuerstrom in der Phasenmeßspule, welcher dann den Transistor schaltete.

Diese Steuerung glich auch Stöße auf das Uhrwerk aus: Schlug die Gabel aufgrund eines solchen Stoßes stärker aus, dann wurden dadurch der Steuerstrom kleiner und somit der Stimmgabel weniger Energie zugeführt, woraufhin ihre Ausschläge abnahmen. Umgekehrt wurde bei einem zu kleinen Ausschlag der Gabel die Energiezufuhr erhöht.

Es existierten also zwei Stromkreise, ein von der Batterie und ein von der Stimmgabel selbst erzeugter. Die Energieaufnahme war dabei so gering, das die Lebensdauer der Batterie bei mindestens einem Jahr lag.

Accutron

Entstehung

Die erste Stimmgabeluhr schuf der aus Basel stammende Physiker Max Hetzel, Jahrgang 1921: Er nahm 1951 eine Anstellung bei dem Uhrenhersteller Bulova an und brachte das erste Werk überhaupt am 19. Juni 1953 zum Laufen, der erste Prototyp einer Armbanduhr war im November 1954 fertiggestellt. Zu diesem Zeitpunkt war sowohl der erforderliche Transistor wie auch die benötigte Knopfzellen-Batterie gerade erst verfügbar. Am 16. Oktober 1960 gelangten die ersten Modelle ins Verkaufsprogramm. Ihre Bezeichnung „Accutron“ setzt sich aus Accuracy (engl.: Genauigkeit) und Electronic zusammen, die günstigste Version kostete 175 Dollar. Die Accutron lief mit 360 Hz und besaß eine ausgezeichnete Gangabweichung von nur 60 Sekunden pro Monat.

Weltraum-Missionen

Die Accutron-Uhren hatten für die Weltraum-Missionen der NASA große Bedeutung. In den Kapseln des Gemini-Programms befanden sich Accutrons mit 24h-Zifferblatt, in der Mondfähre des Apollo-Programms gab es eine Accutron mit 60h-Zifferblatt.

Verbreitung

Insbesondere die Verwendung bei der NASA trug erheblich zur Popularität der Accutron bei, sodass schon 1973 die viermillionste Uhr verkauft werden konnte. Die letzte Bulova Accutron ist 1977 gebaut worden.

Einordnung

Lange Zeit gab es nur Armbanduhren mit Handaufzug, bei denen die zunehmende Federentspannung auf den Gleichlauf Einfluss nimmt. Abhilfe schufen Uhren mit immer gleichmäßiger Federspannung, was durch einen von der Handbewegung angetriebenen automatischen Aufzug oder aber in seltenen Fällen durch einen Elektromotor erreicht werden konnte. Eine weiteren Fortschritt bei der Gangabweichung brachten die Stimmgabel- und nach 1970 die Quarzuhren mit ihrer nochmals höheren Frequenz. Diese lösten die Stimmgabeluhren vollkommen ab.

Weblinks

• The Accutron Watch Page (in englischer Sprache)
• Max Hetzel, the Man behind the Invention - Webseite von Max Hetzels Tochter (in englischer Sprache)
• Stimmgabeluhren - Technikseite (in deutscher Sprache)