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In Bad Camberg gehen die Uhren anders...

...zumindest die Kirchturmuhr der Stadtkirche St. Peter und Paul.

Das Ziffernblatt der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Denn oben im Kirchturm verrichtet eine mechanische Pendeluhr seit über hundert Jahren still und heimlich ihren Dienst.

Heimlich?

Nein, die Zifferblätter der Turmuhr oben am Kirchturm sind für jeden sichtbar.

Still?

Auch nicht. Alle Viertelstunde macht die Turmuhr durch Glockenschläge auf sich aufmerksam und jede volle Stunde meldet sie weithin hörbar die Zeit.

Die Uhr wurde im Jahr 1894 von der Elberfelder Turmuhrenfabrik des Carl-Wilhelm Heuser jun. gebaut, wie aus der Gravur "1894" und "C. Heuser jun. Elberfeld" auf dem Zahnrad vorne rechts hervorgeht.

Und sie muß jeden Tag aufgezogen werden, nicht nur das Uhrwerk, das eine Laufzeit von knapp 30 Stunden hat, sondern auch die Antriebe der beiden Schlagwerke für die Viertel- und die vollen Stunden. Diese Aufgabe hat eine kleine Gruppe Bad Camberger Bürger übernommen, die sich für den Erhalt des historischen Uhrwerks einsetzt und deren Mitglieder seit Jahren abwechselnd die Stufen bis zur Uhr emporsteigen. Ohne ihren Einsatz wäre diese historisch und technisch hochinteressante Mechanik schon längst durch ein modernes elektrisches Uhrwerk ersetzt worden.

Hinweis zu den Bildern:

Die Fotos in diesem Artikel sind in Wirklichkeit größer als hier dargestellt. Durch Anklicken kann man sich die Details der Turmuhr in Originalgröße betrachten. Zurück zum Bericht geht's dann mit dem "Zurück"-Button des Browsers.

Aufbau der Turmuhr

Gesamtansicht des mechanischen Uhr- und Schlagwerks der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg

Die Uhr besteht aus mehreren Funktionseinheiten.

Ein gußeiserner Rahmen hält das Räderwerk, die Seiltrommeln und die Hebel für das Uhrwerk (in der Mitte des Rahmens) und die zwei Schlagwerke (links und rechts vom Uhrwerk). Auf der Rückseite des Rahmens kann man das Uhrpendel erkennen.

Angetrieben wird die Turmuhr von schweren Gewichten, die ihre Zugkraft mit Seilen über Umlenkrollen zu den Seiltrommeln leiten.

Seile und Stangen verbinden das Uhrwerk mit den Zeigern und den Hämmern an den Glocken weiter oben im Kirchturm.

Das Uhrwerk

Das mechanische Pendel-Uhrwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Das Herz der Turmuhr ist ein von Gewichten angetriebenes klassisches Pendeluhrwerk, hergestellt im Jahr 1894.

Wie funktioniert ein solches Uhrwerk?

Im Prinzip ganz einfach. Die Gewichte wollen das Seil von der Trommel abwickeln und drehen dabei über ein Zahnrad-Getriebe die Zeiger. Man muss diesen Ablauf jetzt nur noch so stark bremsen, dass der Minutenzeiger genau einmal in der Stunde das Ziffernblatt umrundet. Das macht die sogenannte "Hemmung".

Anker und Ankerrad der Graham-Hemmung des Uhrwerks der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Und damit die Stunde möglichst genau eine Stunde ist, muss eine möglichst genaue Zeitbasis her.

Bei der Pendeluhr macht man sich zu Nutze, dass ein mechanisches Pendel bei kleinen Auslenkungen sehr gleichmäßig hin und her schwingt.

Über einen Hebel mit Sperrklinken, den "Anker", sorgt das Pendel dafür, daß sich ein bestimmtes Zahnrad im Getriebe, das "Ankerrad", bei jeder Schwingung nur um einen Zahn weiterdreht. Die Sperrklinken sind gegenüber den Zähnen des Ankerrads versetzt angeordnet. Wenn die eine Sperrklinke durch die Bewegung des Pendels angehoben wird und den Zahn freigibt, kann sich das Zahnrad nur eine halbe Zahnbreite weiterdrehen, bevor es von der anderen Sperrklinke, die sich mittlerweile zwischen zwei Zähne abgesenkt hat, angehalten wird. Es verharrt so lange in dieser Position, bis das Pendel nach der anderen Seite schwingt und jetzt diesen Zahn freigibt. Das Rad dreht wiederum um eine halbe Zahnbreite weiter, wird nun auf der ersten Seite gestoppt und der Zyklus beginnt von vorne. Damit ist die Ganggeschwindigkeit der Uhr durch die Pendelschwingung genau festgelegt.

Die Hemmung hat aber noch eine andere Aufgabe. Jedes Pendel kommt irgendwann zur Ruhe. Um es in Gang zu halten, muss man es im richtigen Moment ein klein wenig anschieben, so wie eine Kinderschaukel. Und genau das macht das Ankerrad. Diese Uhr hat eine Graham-Hemmung, benannt nach ihrem Erfinder, dem englischen Uhrmacher George Graham (1673-1751). Wenn man genau hinsieht, erkennt man, dass die Enden der beiden Sperrklinken angeschrägt sind. In dem Moment, wo die Sperrklinke durch ihre Aufwärtsbewegung den Zahn des Ankerrades freigibt, gleitet der Zahn unter der Sperrklinke hinweg. Die Keilwirkung der angeschrägten Fläche gibt dem Anker einen kleinen zusätzlichen Anschub nach oben und verstärkt dadurch zum richtigen Zeitpunkt die Bewegung des Pendels.

Auf www.uhrentechnik.de findet man eine sehr schöne Animation zum Prinzip der Graham-Hemmung und auf www.schmuckunduhren.de gibt es weiter Informationen zur Graham-Hemmung und mögliche Fehlerquellen.

Stundenrad des Uhrwerks der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Hier sieht man das Stunden-Rad.

Es dreht sich genau einmal in der Stunde und bewegt dabei über ein Gestänge die Minutenzeiger auf den Ziffernblätter weiter oben am Kirchturm.

Der Stundenzeiger wird nicht direkt vom Uhrwerk angetrieben, sondern von einem Getriebe hinter dem Ziffernblatt, das die Drehung des Minutenzeigers für den Stundenzeiger noch einmal durch 12 teilt.

Auf den Fotos erkennt man recht gut, dass das Stundenrad als Kegelrad ausgeführt ist und wirklich direkt von dem großen Antriebs-Zahnrad der Seiltrommel gedreht wird. Die anderen Zahnräder oberhalb der Seiltrommel dienen nur dazu, die Abwickel-Geschwindigkeit und damit den Gang der Uhr zu regulieren.

Ein interessantes Detail sind auch die kleineren Zahnräder des Uhrwerks. Sie sind nicht gezahnt, sondern in Form von Doppelscheiben mit kleinen Stäbchen gefertigt.

Der Viertelstundenschlag

Viertelstundenschlag durch Stundenrad des Uhrwerks der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Das Stundenrad löst auch direkt den Viertelstundenschlag aus.

Auf seiner Unterseite trägt es vier rampenförmige Nocken. Der Auslöse-Hebel wird während der Drehung langsam nach unten gedrückt, erreicht nach einer Viertelstunde das Ende der Rampe und schnellt wieder nach oben.

Viertelstunden-Schlagwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Dadurch wird das Viertelstunden-Schlagwerk auf der linke Seite des Uhrwerks ausgelöst und ein Räderwerk setzt sich in Bewegung.

Nachdem man sich gerade an das gemächliche Ticken der Uhr gewöhnt hat, geht plötzlich alles sehr schnell. Bevor das Auge erfasst hat, wie das Schlagwerk funktioniert, sind die Glockenschläge auch schon verklungen und nur das gleichmässige Ticken erfüllt wieder den Raum.

Der Viertelstundenschlag ist übrigens als Doppelschlag ausgeführt, bei dem das Schlagwerk der Turmuhr zwei Glocken verschiedener Tonhöhe anschlägt. Um "Viertel nach" ertönt also ein Doppelschlag, um "halb" sind es zwei Doppelschläge usw.

Seiltrommel und Zahnrad mit Noppen des Viertelstunden-Schlagwerks der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Wie funktioniert nun das Schlagwerk?

Im Grunde sind es drei Aufgaben, die gelöst werden müssen: das Schlagen der Glocken, das Einstellen einer vernünftigen Geschwindigkeit und die Steuerung des Vorgangs sowie die Anzahl der Schläge.

Am einfachsten ist das Schlagen an sich zu lösen. Man zieht die Hämmer an den Glocken ein kleines Stück nach oben und lässt sie gegen die Glocken fallen. Diese Aufgabe übernimmt das große Zahnrad, das man auf dem vorigen Foto hinter der Seiltrommel sieht. Das Zahnrad trägt auf seiner Rückseite Noppen, die die Hebel, an denen die Seile zu den Hämmern befestigt sind, nach unten ziehen. Wenn die Hebel wieder freikommen, fallen die Hämmer gegen die Glocken.

Das nebenstehende Foto ist von der linken Schrankseite aus aufgenommen. Man erkennt deutlich die Noppen, die die Hebel mitnehmen, wenn sich das Antriebszahnrad dreht.

Viertelstunden-Schlagwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg während des Doppelschlags Hier noch einmal eine Ansicht von der Unterseite des Schlagwerks. Das Foto entstand mitten in der Ausführung eines Doppelschlags.

Ein Noppen des Zahnrades hatte bei seiner Drehung beide Hebel erfasst und nach unten mitgenommen. Der erste Hebel ist bereits wieder freigekommen und nach oben zurück geschnellt, was den ersten Schlag des Doppelschlags hat erklingen lassen.

Jeden Moment wird nun auch der andere Hebel vom Noppen abrutschen und die zweite Glocke ertönen.

Die Noppen greifen nicht direkt an den Hebeln an, sondern an kurzen seitlichen Laschen, damit die Noppen auch wieder abrutschen können.

Luftpaddel am Schlagwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Zweite Aufgabe: die Geschwindigkeit.

Wie der Gang der Uhr würde auch das Schlagen der Glocken ungebremst viel zu schnell ablaufen. Wie kann man nun aber die Drehung des Zahnrads hinter der Seiltrommel kontrollieren?

Hinter dem Rahmen sind bei beiden Schlagwerken Luftpaddel angebracht. Diese viereckigen Blechplatten "am Stiel", die fast wie Maurerkellen aussehen, werden über ein Zahnradgetriebe vom großen Antriebsrad in schnelle Drehung versetzt und der Luftwiederstand bremst die Rotation auf das gewünschte Maß. Eigentlich auch ganz einfach. Das Foto zeigt das Getriebe des Stundenschlagwerks, die Luftpaddel kann man auch auf einigen anderen Fotos erkennen.

Schlossscheibe im Viertelstunden-Schlagwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Dritte und schwierigste Aufgabe: die Ablaufsteuerung.

Das Foto zeigt das Getriebe, das auch die Luftpaddel des Viertelstundenschlagwerks antreibt.

Man beachte den kleinen Hebel auf der Welle des Luftpaddels, im Foto unten links. Er ist durch den großen Hebel, der schräg durchs Bild geht, blockiert. Wenn man den großen Hebel anhebt, kann das Getriebe ungehindert laufen und einen Doppelschlag nach dem anderen auslösen.

Eine wichtige Rolle spielt daher das kleine Zahnrad im Vordergrund, das "Schlossrad". Es trägt auf der Rückseite einen Ring, der an einigen Stellen durchbrochen ist. Sobald das Schlagen beginnt, wird auch dieses Zahnrad vom Getriebe weitergedreht. Ein durchgehendes Stück gerät unter den Seitenarm des großen Hebels, und der kann dadurch nicht mehr herunterfallen. Jedenfalls nicht bevor die nächste Lücke kommt. Und die Länge des durchgehenden Teilstücks bestimmt, wie oft das Schlagwerk schlagen kann, bevor der Hebel wieder ins Schloss fällt und damit das Schlagwerk stoppt. Der Ring des Schlossrads hat Ausbrüche für alle vier Viertelstunden-Schläge, das Rad hat sich also nach einer Stunde einmal gedreht.

Herzscheibe im Viertelstunden-Schlagwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Noch ein kleines Detail:

Wenn man die Abläufe genau durchdenkt, wird man sich fragen, wie der große Hebel erstmal auf den Ring des Schlossrades gehoben wird, denn er wird herunterfallen, bevor sich das Schlossrad weit genug gedreht hat.

Man beachte die an das große Zahnrad angeflanschte Kurvenscheibe (wegen ihrer Form auch "Herzscheibe" genannt). Sobald sich das Rad ein wenig gedreht hat, hält sie den Hebel oben. Nur in der Ruhestellung kann der Noppen des Hebels in die Aussparung der Kurvenscheibe fallen und damit der Seitenarm des Hebels in die Lücke des Schlossrades.

Der Stundenschlag

Start des Stundenschlagwerks durch die Schlossscheibe im Viertelstunden-Schlagwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Das Viertelstunden-Schlagwerk dreht das Schlossrad bei jedem Schlagen um 90 Grad weiter, und nach vier Viertelstunden löst ein Noppen am Schlossrad (im Bild etwa auf "vier Uhr" zu sehen) mit der Stange, die vorne über die ganze Breite des Uhrwerks führt, das Stunden-Schlagwerk auf der rechten Seite aus.
Schlossrad des Stundenschlagwerks der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Hier sorgen dann Räder und Sperrklinken für die zur Uhrzeit passende Zahl von Glockenschlägen. Es ist erstaunlich, mit wie wenigen Zahnrädern die ausgeklügelte Mechanik auskommt.

Auch zur vollen Stunde werden die Viertelstunden geschlagen, d.h. es erklingen zunächst die vier Doppelschläge für die vierte Viertelstunde und direkt danach die Einzelschläge, die die Stundenzahl verkünden.

Seiltrommel und Zahnrad mit Noppen des Stundenschlagwerks der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Die Mechanik für das Schlagen und das Regulieren der Geschwindigkeit mit Luftpaddeln findet sich auch beim Stunden-Schlagwerk wieder, wenn auch hier nur mit einem einzelnen Hebel, denn die Schläge der Stundensignalisierung sind Einzelschläge.

Das Foto ist senkrecht von oben aufgenommen und zeigt sehr schön die Noppen und die Lasche durch die der Hebel mitgenommen wird.

Stundenschlagwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Sehr schön zu sehen ist das Schlossrad des Stundenschlagwerks. Die Längen der Abschnitte entsprechen der Anzahl von Schlägen für diese Stunde. Solange der Hebel auf den Ring trifft, läuft das Schlagwerk weiter, sobald er in eine Lücke fällt stoppt die Mechanik.

Und auch die Kurvenscheibe an dem großen schlanken Zahnrad, die den Hebel während eines einzelnen Schlags oben hält und danach ins Schloss fallen lassen will ist gut zu erkennen. Die Übersetzung des Getriebes ist so gewählt, dass eine Umdrehung genau einem einzelnen Glockenschlag entspricht.

Das Schlossrad wird nicht über ein Zahnrad angetrieben, sondern von einem Noppen auf der Achse des großen Zahnrads bei jedem Schlag um einen Zahn weiter bewegt.

Denksportaufgabe: wieviel Zähne hat das Schlossrad?
Hinweis: beachte die doppelt breite Lücke nach der 12.

Die Hämmer an den Glocken

Vom Schlagwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg gesteuerter Hammer an einer Glocke Beim Läuten schwingen die Glocken hin und her, und der Klang entsteht durch Klöppel in den Glocken.

Beim Schlagen ziehen die Schlagwerke die Hämmer über Seile, Umlenkhebel und Stangen langsam hoch und lassen sie dann gegen die Glocken fallen. Kleine Blattfedern sorgen dafür, dass die Hämmer wieder etwas von den Glocken zurückgezogen werden, damit diese beim Läuten frei schwingen können.

Aufziehen der Turmuhr

Bernd Schlösser zieht das mechanische Uhrwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg auf Wer das einmal gesehen hat, weiß, woher der Begriff "Aufziehen" stammt: Mit einer Kurbel werden die Gewichte, die die Uhr antreiben, über mehrere Stockwerke herauf gezogen.

Die Kraft der Seiltrommeln wird über Sperrklinken auf die großen Antriebs-Zahnräder übertragen, ähnlich dem Freilauf eines Fahrrads. Erst dadurch lassen sich die Seiltrommeln mit der Kurbel in Aufzieh-Richtung drehen.

Die Antriebs-Gewichte von Uhrwerk und Schlagwerken der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Das kleinste Gewicht treibt das Uhrwerk mit dem Pendel an. Die grösseren die beiden Schlagwerke.

Die Seile sind wie bei einem Flaschenzug über eine lose Rolle geführt. Das ist notwendig, weil das Seil länger ist, als die zur Verfügung stehende Höhe.

unterseite des mechanischen Uhrwerks der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg Was passiert, wenn man die Uhr aufzieht, und die Seiltrommel im Freilauf gegen die Antriebsrichtung dreht? Richtig, die Antriebskraft fehlt, die Uhr bleibt stehen.

Aber auch daran haben die alten Meister gedacht. Um die Kurbel auf die Antriebswelle stecken zu können, muss man einen Hebel zur Seite schieben. Dadurch hebt sich ein kleines Gewicht (nicht mehr im Bild), das über eine Sperrklinke für ein oder zwei Minuten eine Kraft auf das Antriebszahnrad ausübt. Diese Zeit reicht aus, um das große Gewicht hochzuziehen. Irgendwann hat der Hebel mit der Sperrklinke wieder seinen Anschlag erreicht und das kleine Gewicht klinkt sich automatisch aus. Die Uhr wird zu diesem Zeitpunkt bereits parallel dazu wieder von der Seiltrommel getrieben.

Zeitumstellung

Kritische Stimmen wussten es schon immer: manchmal steht in Bad Camberg die Zeit still.

Und tatsächlich steht die Zeit zweimal im Jahr still, und zwar jedesmal, wenn die Uhren wegen der Sommerzeit umgestellt werden müssen.

Vor über hundert Jahren hat noch niemand an die Sommerzeit gedacht, und die Kirchturmuhr lässt sich nicht einfach so vor- oder zurückstellen. Vor allem die Schlagwerke würden vollständig aus dem Tritt kommen. Einfachster Ausweg: das Pendel anhalten. Also nicht eine Stunde zurückstellen, sondern anhalten und warten bis die richtige Zeit die Stunde aufgeholt hat.

Aber wie stellt man die Uhr 1 Stunde vor? Ganz einfach 11 Stunden anhalten. Oder anders ausgedrückt eine Runde aussetzen aber dann eine Stunde früher wieder einsetzen.

Genauigkeit der Turmuhr

Funkuhr nach der das mechanische Uhrwerk der Kirchturmuhr von St. Peter und Paul in Bad Camberg gestellt wird Wie genau geht eine 100 Jahre alte mechanische Pendeluhr?

Auf die Sekunde genau!

Nein, ist gelogen. Oder doch nicht?

Ist es nicht! Die mechanische Uhr geht so genau, wie die Funkuhr, die daneben steht. Ungenauigkeiten durch die Mechanik oder durch jahreszeitliche Temperaturschwankungen gleichen die Betreuer der Uhr wieder aus, entweder durch kurzes Anhalten des Pendels oder durch geringfügiges Erhöhen der Ganggeschwindigkeit.

Aber wie war das in früheren Zeiten? Ohne Funkuhren? Es gab Sonnenuhren. Und danach wurden die Turmuhren gestellt. Man hatte dann natürlich nicht eine für das ganze Königreich einheitliche Zeit, aber ohne Fernsehen und Telefon merkte das sowieso niemand.

Und eigentlich habe ich bei unserer Turmuhr noch nie darauf geachtet, ob sie "auf die Sekunde genau" geht...

Die Glocken

Info-Tafel mit den Daten der Glocken im Kirchturm von St. Peter und Paul in Bad Camberg Hier noch einige Informationen zu den Glocken.

Der Kirchturm von St. Peter und Paul beherbergt fünf verschieden große Glocken, die durch ihre unterschiedlichen Größen und Gewichte verschiedene Tonhöhen und Klangfarben besitzen. Im Turm nennt eine Tafel die wichtigsten Daten.

Wer sich die Mühe macht die Gewichte zu addieren stellt fest, daß dort oben beim Geläut über 4,5 Tonnen Metall hin und her schwingen. Getragen wird dieses Gewicht von der Holzbalken-Konstruktion im Kirchturm. Die Mauern wären einer solchen Belastung nicht gewachsen.

eine Glocke im Kirchturm von St. Peter und Paul in Bad Camberg mit elektrischem Geläut und Hammer des mechanischen Schlagwerks Auf diesem Foto sieht man sehr schön das Nebeneinander von "Alt" und "Neu".

Zum Geläut setzt ein Elektromotor (rechts unten im Bild) über eine Zahnkette die Glocken in Bewegung, die aus dieser Perspektive auf den Betrachter zu und von ihm weg schwingen.

Wenn die Glocke in Ruhe ist, kann der links unten zu sehende Hammer die Stunden schlagen.

An dieser Stelle möchte ich noch einmal auf das Engagement der Interessengemeinschaft "Turmuhr St. Peter und Paul" hinweisen und mich bei Bernd Schlösser bedanken, der uns den Besuch des Kirchturms ermöglichte und uns mit viel Fachkenntnis und Geduld alles gezeigt und erklärt hat.

Ach ja, das Schlossrad des Stundenschlagwerks hat 78 Zähne.

Um 1 Uhr fällt der Hebel bereits beim ersten Schlag in eine Lücke und macht keinen zweiten Schlag. Also 1 Zahn.
Um 2 Uhr trifft der Hebel einmal den Ring und fällt beim zweiten Schlag in eine Lücke. Also 2 weitere Zähne.
Und so geht es dann weiter bis um 12 Uhr der Hebel 11 mal den Ring trifft und beim zwölften Mal eine Lücke.
Macht alles zusammen dann 78 Zähne.

Und die doppelt breite Lücke?
Eine Hälfte ist der zwölfte Schlag von 12 Uhr und die andere Hälfte ist der 1-Uhr-Schlag, denn 1 Uhr hat keinen Steg, sondern nur diese Lücke.


Links

Wer sich für Turmuhren, historische Uhren oder Uhren ganz allgemein interessiert, dem seien folgende Seiten ans Herz gelegt:

UhrenH@nse

uhrentechnik.de von Volker Vyskocil

Uhrmachermeister Luis Blank aus Vilshofen

Deutsche Gesellschaft für Chronometrie e.V.

Michael Sterns private Uhrenseiten

Wikipedia

und auch Google liefert recht brauchbare Ergebnisse.

Wer auf Homepages oder mit Google keine Antwort auf seine Fragen findet, kann sich auch an ein Forum wenden. Mir persönlich wurde bei meinen Recherchen schnell und kompetent im Forum für Grossuhren auf den Seiten der Deutschen Gesellschaft für Chronometrie e.V. geholfen.