🔧 Konstruktion eines Massivankers für eine Stutzuhr
📝 Aufgabe
Ein Dachanker aus Stahl soll angefertigt werden für eine Stutzuhr mit:
- Mittelloch: rund, Ø 2 mm (für ein Rad mit 30 Zähnen)
- Eingriff: über 5½ Zähne
- Zustand: gehärtet
- Hebeflächen: fein poliert
- Seitenflächen: fein geschliffen
Zusätzlich wird ein Drehstift benötigt, passend zum Mittelloch, mit Konus auf 10 mm = 0,1 mm.
Dazu gehören drei Messingscheiben (Ankerscheiben), deren Größen in der Beschreibung angegeben sind. An der größten Scheibe wird die Segmenthöhe angefeilt. Alle Mittellöcher müssen passgenau für den Drehstift gebohrt sein. Die Stärke des fertigen Ankers beträgt 3–3,8 mm und muss exakt parallel verlaufen.
📐 Konstruktive Grundlagen (nach Meister Prell)
Die Konstruktion folgt der zeichnerischen Methode aus dem Fachzeichenheft von Linnartz, wird aber hier in die praktische Ausführung übertragen. Alle angegebenen Zahlenwerte wurden rechnerisch ermittelt, ausgehend von einem Raddurchmesser von R = 1. Durch Multiplikation mit dem realen Raddurchmesser ergeben sich die finalen Maße. Wer diese und auch andere Konstruktionen genau ausführen möchte, dem sei das hervorragende Buch von Lehotzky: Technische Grundlagen der mechanischen Uhren, S. 25 ff. dringend empfohlen.
🔢 Gegeben:
- Raddurchmesser: R = 36 mm
- Radzahnzahl: Z = 30
- Eingriff: über 5½ Zähne
- Hebungswinkel: 5°
- Fall: 1½° (reichlich bemessen)
📏 Konstruktionsschritte
1. Ankeröffnungswinkel
- Also zu jeder Seite der Mittellinie je 33° antragen.
Diese Linien schneiden den Zahnradkreis. Wird von diesen Schnittpunkten aus eine Tangente gezogen, schneiden sich beide Tangenten im Ankerdrehpunkt – damit ist die Eingriffsentfernung gefunden.
- Eingriffsentfernung für den RadØ (R=1)= 0,5962 mm.
- Bei 36 mm RadØ: 0,5962mm ⋅36 = 21,46 mm
2. Mittlerer Ankerkreis
- (R=1)= 0,3247
- bei 36 mm: 23,39
3. Innere und äußere Ankerkreise
- Bei jeder Pendelbewegung rückt das Rad um 6° vor (halbe Teilung).
- Davon wird der Fallwinkel 1½° abgezogen → verbleiben 4½°
- Diese 4½° werden halbiert: je 2¼° zu beiden Seiten der 33°-Linien am Radkreis antragen → ergeben die Schnittpunkte mit den Ankerkreisen.
- Der Innendurchmesser beträgt:
- R=1=0,610⋅36=21,96 mm
- Der Außendurchmesser beträgt:
- R=1=0,6886⋅36=24,79 mm
4. Hebeflächen
- Die Verbindungslinie zwischen den Spitzen der Eingangs- und Ausgangsklaue, die Entfernug von der Fläche bis zum äußeren Ankerkreis gemessen bezeichnet man mit der Segmenthöhe.
- Vom äußeren Ankerkreis 24,79 mm kommen 5,71 mm in Abzug: Segmenthöhe 19,06 mm.
5. Zusammenfassung
- Raddurchmesser = 36 mm
- Zähnezahl = 30.
- Ankerübergriff 5 1/2 Zähne
- Hebung= 5 °
- Fall 1 1/2
- Eingriffsentfernung: 21,46 mm
- Äußerer Ankerkreis: 24,79 mm
- Innerer Ankerkreis: 21,965 mm
- Hebungskreis: 13,41 mm
- Segmenthöhe: 19,08 mm
🛠️ Praktische Ausführung
1. Vorbereitung
- Ein Stück Flachstahl mit Profil 4 × 10 mm auf 3 cm Länge zuschneiden.
- Alternativ: Ein Stück alte Feile verwenden.
- Stahl leicht rotglühend erhitzen, langsam abkühlen lassen.
2. Bearbeitung
- Stahl flach feilen und glatt schleifen.
- Zielstärke: 3–3,8 mm, exakt parallel.
3. Hilfswerkzeuge
- Drei Messingscheiben drehen:
- Ø des äußeren Ankerkreises (24,79 mm)
- Ø des inneren Ankerkreises (21,96 mm)
- Ø des Hebungskreises (13,41 mm)
- Die große Scheibe erhält eine abgefeilte Fläche: Segmenthöhe 19,08 mm
- Alle Scheiben mittig mit Ø 2 mm versehen – passend zum Ankerloch.
4. Markieren & Reißarbeiten
- Große Scheibe auf den Stahl legen, Mittelloch-Position übertragen.
- Mittelloch exakt bohren (Geradbohrmaschine oder Bohrplatte).
- Loch leicht aufreiben → Scheiben müssen auf den Drehstift passen.
- Umfang der Scheiben sowie Segmentfläche mit Reißnadel anzeichnen.
5. Feilen & Prüfen
- Anker großzügig vorschruppen, Anreißlinien sichtbar lassen.
- Feinbearbeitung unter ständiger Kontrolle mit den Scheiben.
- Hebeflächen besonders sorgfältig: rechtwinklig und flach!
- Mit Lupe kontrollieren, ob Scheiben genau passen.
6. Wärmebehandlung & Finish
- Vor dem Härten Anker etwa 0,1 mm enger lassen (wegen Ausdehnung).
- Härten:
- Rückfläche zuerst ins Öl/Wasser
- Besser: Kupferbüchse oder Gasrohr mit Holzkohlenpulver
- Alternativ: Glühen auf Holzkohle mit Blasrohr, Abschrecken in 20 °C Wasser oder Öl
- Schleifen der Flächen,
- danach in der Mitte leicht blau anlassen, die Paletten: nur hellgelb
- Letzte Glättung: feinster Schmirgelstein
- Politur der Hebeflächen: mit Stahl- und Kompositionsfeile
🔍 Besondere Hinweise
Die Hebefläche der Eingangsklaue soll in der Mitte eine leichte Wölbung zeigen. Diese setzt sich über den Ergänzungswinkel hinaus fort und entspricht etwa dem Verlauf des Hebungskreises.
Zum Abschluss: Seiten- und Oberflächen sorgfältig glätten.
