Allgemeines über die Uhr und ihre Funktion
5. Stock / Nr. 17
Erklärung der Funktionsweise des Uhrmechanismus
Die Turmuhr von Ptuj ist ein außergewöhnliches Beispiel mechanischer Handwerkskunst aus dem Übergang vom 16. zum 17. Jahrhundert. Als eines der ersten mechanischen Geräte, die sich in dieser Zeit verbreiteten, stellt sie ein Symbol für den technologischen Fortschritt und die gesellschaftliche Bedeutung ihrer Zeit dar. Uhren waren damals wertvolle Investitionen, die der gesamten Gemeinschaft dienten, da sie eine genaue Zeitmessung in einer Zeit ermöglichten, in der persönliche Uhren noch nicht weit verbreitet waren.
Die Uhr von Ptuj funktioniert nach dem Prinzip von Pendel und Gewichtsantrieb. Die Energie für den Betrieb der Uhr wird in Steingewichten gespeichert, die über Stahlseile und Antriebstrommeln die Bewegung auf das Zahnradsystem übertragen. Das Pendel, das auf den Entdeckungen von Galileo Galilei zur Isochronie der Schwingung basiert, reguliert die Gleichmäßigkeit der Bewegung und sorgt für die Genauigkeit der Uhr. Das Herzstück des Mechanismus ist die ruhende Hemmung, die eine kontrollierte Freisetzung von Energie aus den Gewichten auf die Zahnräder ohne Reibung ermöglicht.
Die Zahnräder sind aus Stahl gefertigt, handgeschmiedet, gedreht und gefeilt, was von der außergewöhnlichen Geschicklichkeit der damaligen Uhrmacher zeugt.
Die Antriebstrommeln bestehen aus Akazienholz, das aufgrund seiner Festigkeit und Verschleißfestigkeit ausgewählt wurde. Die Uhr ist mit geschmiedeten Halterungen am Holgebälk in Höhe des Zifferblatts an der Außenseite des Glockenturms befestigt, mit dem sie über eine Welle verbunden ist, die die Zeiger auf drei Seiten des Turms dreht.
Dieser präzise Mechanismus erforderte eine regelmäßige Wartung und Anpassung durch einen Uhrmacher, der sicherstellen musste, dass Zahnräder und Stifte richtig eingestellt waren. Jede Unregelmäßigkeit könnte zu ungenauem Läuten führen, was die Stadtbewohner verwirren würde.
Trommel 1: 15-Minuten-Schlag
Die erste Trommel ist für das Läuten alle fünfzehn Minuten vorgesehen. Häufigeres Läuten ermöglichte den Bewohnern eine genaue zeitliche Orientierung. Alle 15 Minuten verkündete die Uhr die vergangene Zeit, bestimmte so den Rhythmus des städtischen Lebens und half Handwerkern, Händlern und Bürgern bei ihren täglichen Aufgaben.
Die Antriebstrommel besteht aus langlebigem Akazienholz, um das ein Stahlseil gewickelt ist, das mit einem Steingewicht verbunden ist. Dieses Gewicht mit genau berechneter Masse (150 kg) liefert die notwendige Kraft für den Antrieb des Mechanismus.
Das System aus Zahnrädern und Stiften ist präzise gefertigt; die Stifte sind so angeordnet, dass sie das Läuten in jedem 15-Minuten-Intervall auslösen. Wenn sich die Antriebstrommel dreht, aktivieren die Stifte am Zahnrad einen Auslöser, der das mit dem Läuthammer im Stockwerk darüber verbundene Seil freigibt. Die Anzahl der Glockenschläge zeigt die vergangene Zeit an: ein Schlag für das erste Viertel der Stunde, zwei für die halbe Stunde und drei für eine Dreiviertelstunde.
Schloss-scheibe für den 15-Minuten-Schlag
Die Schloss-scheibe (Zählrad) für den 15-Minuten-Schlag hat eine besondere Form. Am äußeren Rand weist sie 4 deutliche Einkerbungen auf, die den Umfang des Rades in 4 ungleiche Teile teilen. Das Zahnrad dreht sich nicht ständig, da es die meiste Zeit durch einen Keil blockiert ist, der in einer der Kerben ruht. Der Keil wird jede Viertelstunde durch einen Hebel gelöst, der von der Antriebstrommel der Uhr aktiviert wird. Wenn der Keil gelöst ist, ermöglicht er die Drehung der Antriebstrommel für den 15-Minuten-Schlag. Die Trommel beginnt gleichzeitig, das Zahnrad anzutreiben, mit dem sie über ein Zahngetriebe verbunden ist. Solange der Keil über den Umfang gleitet, kann sich die Trommel frei drehen, aber wenn der Keil wieder in die nächste Kerbe rutscht, stoppt die Drehung der Trommel und damit des Zahnrads.
Der Mechanismus ist so konzipiert, dass das Zahnrad zu jeder vollen Stunde eine Umdrehung macht. Während der Drehung der Trommel zählt das Zahnrad 1, 2, 3 oder 4 Glockenschläge ab, je nachdem, wie groß der Abstand zwischen den Kerben ist. So erhalten wir unterschiedliches Läuten für das erste Viertel der Stunde (ein Schlag), für die halbe Stunde (zweimal), für drei Viertel der Stunde (dreimal) und zur vollen Stunde (viermal). Zur vollen Stunde beendet das Zahnrad des 15-Minuten-Schlags eine volle Umdrehung und kehrt in die Ausgangsposition zurück, während es gleichzeitig über einen Schnabelhebel den Keil der Trommel für den Stundenschlag löst, der so den Zählzyklus der Stunde beginnt.
Trommel 2: Gehwerk und Gestänge für die Zeiger auf drei Seiten
Die zweite Trommel treibt das Hauptuhrwerk an, das die Zeiger auf drei Seiten der Ptujer Turmuhr bewegt. Dieses innovative Design ermöglicht es, die Zeit von verschiedenen Teilen der Stadt aus zu sehen, was für die damalige Zeit eine technologisch außergewöhnliche Leistung war. Die Zeiger auf der Ost-, West- und Südseite des Turms sind synchronisiert und bewegen sich einheitlich, was eine außergewöhnliche Präzision des Mechanismus erfordert.
Die Antriebstrommel ist mit einem Steingewicht verbunden, das eine gleichmäßige Kraft für die Drehung des Zahnradsystems gewährleistet. Ein komplexes System von Zahnrädern reduziert die Drehgeschwindigkeit von der Antriebstrommel auf eine Geschwindigkeit, die für die Bewegung der Zeiger geeignet ist. Die Zahnräder sind handgeschmiedet, gedreht und gefeilt, und ihre präzise Fertigung ist entscheidend für die korrekte Funktion der Uhr.
Die Übertragung der Drehung von einer Welle auf drei Achsen wird durch Kegelräder und Kardangelenke ermöglicht. Kegelräder übertragen die Drehung in einem 90-Grad-Winkel, während Kardangelenke die Übertragung der Drehung zwischen Achsen ermöglichen, die möglicherweise nicht perfekt ausgerichtet sind. Dieses System stellt sicher, dass sich die Zeiger auf allen drei Seiten des Turms synchron bewegen und die gleiche Zeit anzeigen.
Trommel 3: Repetition (Stundenschlag - nach Maß)
Die dritte Trommel ist für die Repetitionsfunktion verantwortlich, die es ermöglicht, dass die Uhr nach einem bestimmten Zeitintervall erneut die volle Stunde läutet. Diese Funktion war in einer Zeit äußerst wichtig, in der das Läuten aufgrund von Lärm oder Entfernung überhört werden konnte. Die Repetition stellte sicher, dass alle Bewohner die Möglichkeit hatten zu hören, wie spät es war, was für die Organisation des täglichen Lebens entscheidend war.
Die Antriebstrommel mit eigenem Gewicht ist mit einem Zahnrad verbunden, dessen Stifte so angeordnet sind, dass sie das Läuten nach dem eingestellten Intervall nach der vollen Stunde auslösen. Der Auslösemechanismus, bestehend aus Hebeln und Armen, aktiviert über ein Seil den Läuthammer.
Der Uhrmacher konnte die Intervalle und die Anzahl der Wiederholungen des Läutens an die Bedürfnisse der Gemeinschaft anpassen, was der Uhr einen einzigartigen Charakter verlieh.
Trommel 4: Stundenschlag
Die vierte Trommel steuert den Hauptstundenschlag, der die vollen Stunden mit der entsprechenden Anzahl von Schlägen ankündigt. Das Stiftrad hat Stifte, die so angeordnet sind, dass jeder Stift einem Glockenschlag entspricht. Zur vollen Stunde lösen die Stifte den Auslösemechanismus aus, der den Läuthammer aktiviert. Die Anzahl der Schläge stimmt mit der Anzahl der vollen Stunden überein (z. B. 12 Schläge um 12 Uhr).
Schloss-scheibe für den Stundenschlag
Die Schloss-scheibe (Zählrad) für den Stundenschlag hat ebenfalls eine besondere Form. Auf der Innenseite hat sie 78 Zähne, und an ihrem äußeren Rand sind 11 Kerben zu erkennen. Da die Abstände zwischen den Kerben zunehmen, teilen diese den Umfang in 11 ungleiche Teile. Jede Kerbe ist von der vorherigen etwas weiter entfernt – genau um die Länge eines (1) Zahns auf dem inneren Zahnrad. Dieses Zahnrad dreht sich nicht ständig wie das Antriebszahnrad der Uhr, sondern nur, wenn der Antrieb des Läutwerks freigegeben ist. Im Ruhezustand wird die Bewegung durch eine mechanische Sperre (Keil) verhindert, die in einer der Kerben am Umfang des Zahnrads steckt. Der Keil wird durch einen Hebel, der von der Antriebstrommel der Uhr aktiviert wird, genau zu jeder vollen Stunde gelöst. Wenn der Keil gelöst ist, beginnt sich die Antriebstrommel des Stundenschlags zu bewegen. Die Anzahl der Glockenschläge wird durch den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kerben am Umfang des Zählrads bestimmt. Der Keil gleitet über den Umfang, bis er in die nächste Kerbe fällt; während des Gleitens zählt jeder Zahn auf der Innenseite des Zahnrads genau 1 Schlag der Stundenglocke ab. Die einzige Ausnahme ist die erste Kerbe, die etwas breiter ist; diese stellt die erste Stunde dar, in der die Glocke nur einmal schlägt. Das Zahnrad ist so konzipiert, dass es jeden Tag zwei volle Umdrehungen macht. Da die Abstände zwischen den Kerben zunehmen, erhalten wir zwölf verschiedene Läutlängen für die 12 Stunden des Tages. Der größte Abstand zwischen den Kerben löst somit 12 Glockenschläge aus – für die 12. Stunde des Tages. Dann endet der Zyklus, das Zahnrad kehrt wieder in die Ausgangslage zurück und das Zählen beginnt von neuem.
Hemmungsmechanismus und Kraftübertragung vom Pendel auf die Uhrentrommel
Die ruhende Hemmung ist das Herzstück der Ptujer Turmuhr. Dieser Mechanismus ermöglicht die Umwandlung der gleichmäßigen Schwingung des Pendels in kontrollierte Bewegungen der Zahnräder, was eine präzise Zeitmessung gewährleistet.
Das Pendel (eine Stange mit einem Steingewicht am Ende) schwingt in gleichmäßigen Intervallen. Seine Schwingung basiert auf den physikalischen Gesetzen, die Galileo Galilei entdeckt hat, und ist unabhängig von der Amplitude der Schwingung. Das Pendel ist mit einem Anker verbunden, der zwei Paletten hat. Diese Paletten greifen abwechselnd in die Zähne des Hemmungsrades, ein speziell geformtes Rad mit präzise geformten Zähnen. Wenn das Pendel schwingt, kontrolliert der Anker die Freigabe des Hemmungsrades. Jede Bewegung des Ankers ermöglicht es dem Rad, sich um einen Zahn weiterzubewegen, was Energie auf das Zahnradsystem überträgt und die Uhrzeiger antreibt.
Die Genauigkeit dieses Mechanismus hängt von der außergewöhnlichen Präzision der Fertigung der Zähne und des Ankers ab; schon kleine Abweichungen können Unregelmäßigkeiten im Betrieb der Uhr verursachen.
Die Verwendung hochwertiger Materialien wie Messing für das Hemmungsrad und Stahl für den Anker sowie regelmäßiges Schmieren sind entscheidend für die Verringerung von Reibung und Verschleiß. Dieser Mechanismus war im 17. Jahrhundert ein technologischer Durchbruch und ermöglichte die Entwicklung präziser mechanischer Uhren.
Windfänge an den Glockentrommeln und ihre Aufgabe
Windfänge, auch Geschwindigkeitsregler genannt, sind ein entscheidender Teil des Läutmechanismus der Ptujer Turmuhr. Ihre Aufgabe ist es, die Drehgeschwindigkeit der Trommeln während des Läutens zu kontrollieren, was ein gleichmäßiges und angenehmes Läuten gewährleistet und Schäden am Mechanismus durch zu hohe Geschwindigkeiten verhindert.
Der Windfang besteht aus Flügeln oder Klappen, die an der Welle des Läutmechanismus befestigt sind. Wenn der Mechanismus ausgelöst wird und das Gewicht beginnt, die Trommel zu drehen, drehen sich auch die Flügel des Windfangs. Die Drehung der Flügel erzeugt einen Luftwiderstand, der entgegen der Drehrichtung wirkt und den Mechanismus verlangsamt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Glockenschläge zeitlich gleichmäßig verteilt sind.
Der Uhrmacher kann den Winkel und die Fläche der Windfangflügel anpassen, um die Läutgeschwindigkeit fein auf die Bedürfnisse oder Wünsche der Gemeinschaft abzustimmen. Die Flügel müssen ausgewogen sein, um Vibrationen und übermäßigen Verschleiß des Mechanismus zu verhindern. Die Materialien, aus denen die Flügel gefertigt sind (Leichtmetall), werden für eine optimale Leistung und Widerstandsfähigkeit gegen Witterungseinflüsse ausgewählt.
Die regelmäßige Wartung der Windfänge, einschließlich der Überprüfung auf mögliche Schäden oder Verformungen sowie das Schmieren der Lager, ist entscheidend für ihren effizienten Betrieb. Die Windfänge sind ein unverzichtbarer Teil des Mechanismus, der eine lange Lebensdauer der Uhr und die Qualität des Läutens gewährleistet.
Uhrmacher, ihre Arbeit und Signaturen an der Hütte um die Uhr
Uhrmacher waren Meister ihres Fachs, die Kenntnisse aus Mechanik, Metallverarbeitung, Tischlerei und Kunst vereinten. Ihre Arbeit war entscheidend für die Herstellung, Wartung und Verbesserung der Turmuhr. Oft hinterließen sie ihre Signaturen oder Zeichen auf Teilen des Mechanismus oder in der Umgebung der Uhr, was uns heute einen Einblick in die Geschichte der Uhr und die Menschen gibt, die sich um sie kümmerten.
Einer der bekanntesten Uhrmacher, der mit der Ptujer Uhr verbunden ist, war Primož Okrogelnik aus Celje. Im Jahr 1812 renovierte er die Uhr gründlich und reparierte dabei den Läutmechanismus („Schlag- und Hammerwerk“). Seine Unterschrift ist auf der Reparaturrechnung erhalten.
Uhrmacher waren oft in Zünften organisiert, was hohe Standards für ihre Arbeit sicherstellte. Die Lehrzeit der Auszubildenden dauerte zwischen 4 und 6 Jahren, was sicherstellte, dass die Uhrmacher hochqualifiziert waren. Ihre Rolle bestand nicht nur in der Aufrechterhaltung der Genauigkeit der Uhr, sondern auch in der Einführung von Innovationen und Anpassungen des Mechanismus an die Bedürfnisse der Gemeinschaft.