Dr. Fritz Faulhaber Anspruchsvolle Mechanik lautlos bewegen

Autor / Redakteur: Andreas Seegen und Ellen-Christine Reiff / Stefanie Michel

Liegen mechanische Automatikuhren unbewegt im Schrank, bleiben sie stehen – normalerweise. Ein Uhrenbeweger hingegen hält sie in Gang: präzise gefertigte Mechanik, angetrieben von einem kleinen Getriebemotor mit extremer Untersetzung. Zu hören ist davon nichts.

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Bild 1: Die Zylinder, in denen die Uhren befestigt sind, rollen aufeinander und halten sich so gegenseitig in Bewegung. Nur der mittlere Zylinder muss angetrieben werden.
Bild 1: Die Zylinder, in denen die Uhren befestigt sind, rollen aufeinander und halten sich so gegenseitig in Bewegung. Nur der mittlere Zylinder muss angetrieben werden.
(Bild: M&E)

Ein Uhrenbeweger ist ein mechanisches Gerät, um Automatikuhren aufzuziehen und betriebsbereit zu halten, auch wenn sie nicht getragen werden. Heute gibt es Lösungen, die ästhetisch so ansprechend sind, dass man sie ohne weiteres auch in einer Galerie oder einem Museum vorstellen könnte. Dort würde die stetige und ineinander verschränkte Bewegung der Uhren wahrscheinlich als dreidimensionale Metapher für das ewige Rätsel der Zeit verstanden werden. Ein kleiner, extrem laufruhiger Getriebemotor spielt bei diesem ästhetisch und technisch anspruchsvollen Uhrenbeweger eine Schlüsselrolle.

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Kleinste Antriebe in höchster Präzision

Die patentierte freitragende, eisenlose Rotorspule mit Schrägwicklung von Dr. Fritz Faulhaber ist das Kernstück der DC-Kleinstmotoren des Unternehmens. Diese Technik hat mit ihrer Dynamik auf kleinstem Raum und bei niedrigstem Gewicht, ihrer Präzision und Zuverlässigkeit neue Wege für zahlreiche Anwendungsgebiete eröffnet. Damit unterscheiden sich die DC-Motoren auch von solchen vieler anderer Hersteller.

Bei Motoren mit kleiner Leistung haben sich Edelmetall-Kommutierungssysteme wegen ihres geringen Übergangswiderstandes bestens bewährt. Sie eignen sich sehr gut in tragbaren Geräten. Außerdem stehen auch Kleinstmotoren mit Kupferkommutierung zur Verfügung. Damit erzielen Motoren mit größerer Leistung auch bei extremer Belastung hohe Lebensdauerwerte.

Für eine optimale Motor-Getriebe-Kombination bietet Faulhaber spielarme Präzisionsgetriebe an. Beispielsweise eignen sich die Metall-Planetengetriebe in Kombination mit den DC-Kleinstmotoren aufgrund ihrer robusten Bauweise ideal für Anwendungen, bei denen höchste Drehmomente gefragt sind. Um den Geräuschpegel bei höheren Drehzahlen zu reduzieren, sind die Zahnräder der Eingangsstufe in Kunststoff ausgeführt.

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Alexander Merklinger, einer der Gründer der Firma M&E aus Mannheim, ist passionierter Querdenker und Erfinder. Seine Leidenschaft für knifflige mechanische Aufgaben lässt ihn auch in der Freizeit nicht los. Kein Wunder, dass er auch ein Liebhaber und Sammler hochwertiger mechanischer Uhren ist. Diese sind meist mit Mechanismen ausgestattet, die das „Aufziehen“ normalerweise durch die Bewegung ihres Trägers bewerkstelligen. Das funktioniert natürlich nicht, wenn eine Uhr unbewegt im Schrank liegt. Bleibt eine der Uhren aus der Sammlung stehen, wird das Aufziehen und Justieren von Hand recht umständlich. Das gilt besonders, wenn das Uhrwerk über zusätzliche Funktionen – sogenannte Komplikationen – verfügt, die über das Anzeigen von Stunde, Minute und Sekunde hinausgehen. Dazu gehören beispielsweise Datum, Wochentag, Mondphase oder Ähnliches. Merklinger hatte deshalb den Plan gefasst, sich einen Uhrenbeweger anzuschaffen, der die nicht getragenen Chronometer beständig in Gang hält.

Von der Kunstausstellung in die Entwicklerwerkstatt

Tatsächlich war dann beim Besuch einer Kunstausstellung der Anblick einer Skulptur, die sich in sich drehte, der Urknall für die Firma M&E. Die Gründer nahmen die Faszination, die vom Kunstwerk ausging, mit in die Entwicklerwerkstatt. Sie verbanden sie mit raffinierter Technik und edlen Details. Sie entwickelten einen neuartigen Uhrenbeweger, der die hochwertigen Automatikuhren nicht nur schonend in Gang hält, sondern auch als Teile eines ästhetisch anspruchsvollen Gesamtkunstwerks präsentiert (Bild 2).

Die mechanische Grundidee dieses Lumisidus fällt durch ihren einfachen Aufbau auf: Die Zylinder, in denen die Uhren befestigt sind, rollen aufeinander und halten sich so gegenseitig in Bewegung. Nur der mittlere Zylinder muss angetrieben werden. Die technische Umsetzung der Idee folgt ebenfalls dem Prinzip der Schlichtheit und klaren Linie. „Bei dieser kraftschlüssigen Verbindung sind die Rollen in keiner Weise miteinander gekoppelt, sie berühren einander lediglich an den Außenflächen“, erklärt Alexander Merklinger, „Die Bewegung wird nur durch das Abrollen von Zylinder zu Zylinder übertragen.“ Damit das Ganze funktioniert, müssen diese ebenso wie die beiden äußeren Halteringe äußerst präzise gefertigt sein. Bei der Montage werden neun Zylinder aus Metall und Plexiglas einfach um den angetriebenen Zentralzylinder in den Rahmen gelegt, erst das Einbringen des Elften stellt die stabile Verbindung aller Elemente des Systems her.

Ein kleiner, leiser Antrieb sorgt für meditative Ruhe

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Für eine optimale Motor-Getriebe-Kombination bietet Faulhaber spielarme Präzisionsgetriebe an. Beispielsweise eignen sich die Metall-Planetengetriebe in Kombination mit den DC-Kleinstmotoren aufgrund ihrer robusten Bauweise ideal für Anwendungen, bei denen höchste Drehmomente gefragt sind. Um den Geräuschpegel bei höheren Drehzahlen zu reduzieren, sind die Zahnräder der Eingangsstufe in Kunststoff ausgeführt.

Die gegenläufig kreisende Bewegung des Lumisidus strahlt eine große Ruhe aus, weil sie sich ohne Zahnräder, Riemen oder andere Hilfsmittel gleichsam schwebend vollzieht. Zehn Zylinder kreisen nicht nur auf der eigenen Achse, sondern – wie Planeten um das Zentralgestirn – auch um den mittleren Zylinder. Dabei darf natürlich kein Antriebsgeräusch stören. „Wir haben uns unter anderem deshalb für den Faulhaber-Motor entschieden, weil von ihm im Betrieb nichts zu hören ist“, fährt Merklinger fort. „Mit seiner extremen Laufruhe hat er sich von allen anderen Motoren auf dem Markt deutlich abgehoben.“

Der lautlose Betrieb war eine wichtige, aber nicht die einzige Anforderung an den Motor, erinnert sich Hendrik Stockhaus, Vertriebsexperte bei Faulhaber: „Er sollte auch klein genug sein, um in der weitgehend transparenten Konstruktion nicht aufzufallen. Trotzdem muss er ein hohes Drehmoment liefern, um die elf Zylinder in stetiger Bewegung zu halten, und das bei einer sehr niedrigen Drehzahl. Natürlich sollte er all das ohne Wartung über lange Zeit zuverlässig schaffen.“

Getriebemotor mit hoher Untersetzung realisiert Drehzahl von 0,1 min-1

Nach detaillierter Abstimmung mit dem Kunden fiel die Wahl auf den passenden Getriebemotor. Dank seiner extremen Untersetzung kann er sogar mit 0,1 min-1 arbeiten – beim Uhrenbeweger Lumisidus liegt die tatsächliche Drehzahl zwischen 1 und 2 min-1. Passend zu den meist schweizer Uhren, die in einem Lumisidus-Beweger ihre Kreise ziehen, wird auch das kleine Kraftpaket bei Faulhaber Minimotor im schweizerischen Croglio gefertigt.

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Kleinste Antriebe in höchster Präzision

Die patentierte freitragende, eisenlose Rotorspule mit Schrägwicklung von Dr. Fritz Faulhaber ist das Kernstück der DC-Kleinstmotoren des Unternehmens. Diese Technik hat mit ihrer Dynamik auf kleinstem Raum und bei niedrigstem Gewicht, ihrer Präzision und Zuverlässigkeit neue Wege für zahlreiche Anwendungsgebiete eröffnet. Damit unterscheiden sich die DC-Motoren auch von solchen vieler anderer Hersteller.

Bei Motoren mit kleiner Leistung haben sich Edelmetall-Kommutierungssysteme wegen ihres geringen Übergangswiderstandes bestens bewährt. Sie eignen sich sehr gut in tragbaren Geräten. Außerdem stehen auch Kleinstmotoren mit Kupferkommutierung zur Verfügung. Damit erzielen Motoren mit größerer Leistung auch bei extremer Belastung hohe Lebensdauerwerte.

Für eine optimale Motor-Getriebe-Kombination bietet Faulhaber spielarme Präzisionsgetriebe an. Beispielsweise eignen sich die Metall-Planetengetriebe in Kombination mit den DC-Kleinstmotoren aufgrund ihrer robusten Bauweise ideal für Anwendungen, bei denen höchste Drehmomente gefragt sind. Um den Geräuschpegel bei höheren Drehzahlen zu reduzieren, sind die Zahnräder der Eingangsstufe in Kunststoff ausgeführt.

Der Motor ist zentrales Element eines Gesamtkunstwerks, das ausschließlich aus hochwertigen Einzelteilen zusammengefügt wird. Der Edelstahlrahmen kann zum Beispiel auch mit einem Überzug aus Gold oder Platin geliefert werden. Der Standfuß ist entweder aus schwarzem Granit oder aus Edelsteinen gefertigt. Letztere erreichen in ihrer natürlichen Form nicht die Ausmaße, um eine Platte von ausreichender Größe zu liefern. Deshalb werden einzelne Kristallstücke in einem aufwendigen Prozess zu einer fugenlosen Platte gefügt, die wie gewachsen aussieht und selbst ein Kunstwerk darstellt.

Eine App steuert Licht und Bewegung

Diesen Kristallfüßen verleiht ein integriertes Lichtsystem aus LED-Leuchten, die in einer Nut im Stein untergebracht sind, einen farbigen Schimmer. Mit der Lumisidus-App können die Eigentümer das Gerät in jeder erdenklichen Farbe erstrahlen lassen (Bild 4). Der Verbindung von planetarischer Bewegung und Lichterglanz verdankt der Uhrenbeweger übrigens auch seinen Namen: Lumisidus ist eine Verbindung der lateinischen Worte für Licht (Lux, Lumen) und kreisendes Gestirn (Sidus). Mit der App lässt sich auch das Intervall zur Drehrichtungsänderung einstellen. „Bei manchen Uhren läuft der Rotor, der das automatische Aufziehen bewirkt, nur in eine Richtung“, erklärt Merklinger. „Man muss also die Drehrichtung regelmäßig ändern, damit jede Uhr zuverlässig aufgezogen wird.“

Ihre Premiere hatten die Uhrenbeweger im Herbst 2014, nachdem die Fertigung im Sommer mit voller Kapazität zu arbeiten begonnen hatte. „Wir beziehen alle Einzelteile und Materialien aus Deutschland und der Schweiz“, betont Merklinger. Obwohl noch ganz neu auf diesem exklusiven Markt, haben die Mannheimer bereits namhafte Interessenten und Partner gefunden. Nur wenige Jahre nach ihrem Urknall ziehen die Gestirne von Lumisidus ihre Kreise bereits auf stabilen Bahnen. Leistungsstarke, laufruhige Kleinstantriebe haben dazu beigetragen.

* Dipl. Ing. (BA) Andreas Seegen ist Leiter Marketing bei der Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG in 71101 Schönaich. Ellen-Christine Reiff, M.A. ist Fachredakteurin im Redaktionsbüro Stutensee.

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