Tischuhr aus Metall

a)Schulstufe: Mittelschule

b) Altersstufe: 13-14 Jahre

c) Angestrebte Lernziele:
1) Kenntnisse über die Entwicklung der Uhren
2) Kenntnisse über die Metalle:
· Einteilung
· Eigenschaften
· Vorkommen
· Gewinnung
· Verwendung
3) Kenntnisse über die Metallbearbeitung:
· spanabhebend
· spanlos

4) Kenntnisse über Zusammenbau und Funktionsüberprüfung eines Gerätes
5) Vermeiden von Umfällen

d) Geschichte der Uhren: Wer die erste Uhr erfunden hat, lässt sich heute nicht mehr feststellen. Auf jeden Fall liegt die Erfindung der Uhr schon Jahrtausende zurück. Aus China und auch aus Ägypten ist die Existenz früher Wasseruhren überliefert.
Wenn wir heute von Uhren sprechen, meinen wir meist Räderuhren. Auch deren Erfindung liegt im Dunkeln. Wer weiß heute schon, was im Laufe der Zeit einmal erfunden wurde und bald wieder in Vergessenheit geriet?
Die erste von Menschen gemachte Uhr war wohl die Sonnenuhr, die nur aus einem Stock bestand, den man in die Erde steckte. Mit ihrer Hilfe konnte man schon die Tageszeit abschätzen. Es war daher eine technische Großtat, als der Mensch auf die Idee kam, den Lauf der Zeit, in sozusagen in gleiche, immer wiederkehrende teile zu zerhacken, die er nun ohne große Schwierigkeiten wirklich messen konnte. Doch noch immer war es mit der Genauigkeit, an die wir heute gewohnt sind, nicht weit her. Schon die alten Ägypter hatten Wasseruhren, die nichts weiter waren als ein Gefäß, das auf der Seite unten ein Loch hatte, durch das das Wasser nach einer bestimmten zeit ausgelaufen war. Die Chinesen hatten schon richtige Weckeruhren, bei denen eine Lunte langsam brannte und in bestimmten Zeitabständen Fäden, an denen kleine Kugeln hingen, abbrannte, die dann in eine Metallschale fielen. Die Zeit, die man benötigte, solche Uhren wieder in Gang zu bringen, konnte man aber nicht messen; nicht einmal mit Sanduhren, die jeder kennt. Die ersten modernen Uhren wurden in Europa gebaut und sie liefen auch weiter, während man sie wieder aufziehen musste. Das war ein gewaltiger Fortschritt. Zum Antrieb dieser Uhren benutzte man Gewichte oder gespannte Federn. Man nimmt an, dass die ersten Uhren mit Gewichtsantrieb zu Beginn des 14. Jahrhunderts und die ersten Uhren mit Federantrieb etwa 100 Jahre später erfunden wurden. Die Genauigkeit einer Uhr hängt u. a. auch von der Gleichmäßigkeit der Antriebskraft ab und das ist bei Gewichtsuhren keine Schwierigkeit. Anders bei Uhren, die durch Federkraft angetrieben wird: je länger sie gelaufen ist, umso schwächer wird die Kraft der Feder. Zum Ausgleich benutzte man eine Schnecke, die mit einer Darmseite mit einer Feder verbunden war. Je mehr sich die Feder entspannte, umso größer wurde der Durchmesser auf der Schnecke, auf dem die Darmsaite gerade war. Eine andere Möglichkeit, die Kraft der Feder auszugleichen, wurde im 16. jahrhundert in Süddeutschland gefunden und hiermit kommen wir zu unserem schon beinahe vergessenen deutschen Erfinder, nämlich Peter Henlein, der die erste Taschenuhr baute. Und er baute gleich einen Stackfreed mit ein, die Erfindung, durch die er berühmt wurde.
Peter Henlein wurde 1480 in Nürnberg geboren und starb auch dort am 14. November 1542.Er war anscheinend ein Hitzkopf, der nicht viel Geduld mit seinen Mitmenschen hatte. Bei einer Gelegenheit war er für den Tod eines Mannes bei einer Rauferei verantwortlich und musste zweiundzwanzigmal Zuflucht im Kloster der barfüßigen Mönche suchen, bis die Sache mit den Verwandten des Toten geschlichtet war. Er war Schlosser von Beruf und schuf seine Uhr mit Unruh und Stahlfeder im Jahre 1510. Sie hatte eine Laufzeit von 40 Stunden und benötigte kein Pendel zur Regelung der Ganggenauigkeit und keine Gewichte als Antrieb.
Nürnberg war zu jener Zeit das führende Zentrum Europas in der Herstellung von Metallarbeiten und optischen Geräten. Es wurden Werkzeuge, Waffen, Draht, Geschirr und Instrumente wie Kompasse, Zirkel, Fernrohre, Mikroskope und Brillen hergestellt.
Die Erfahrungen, die in diesen Handwerkszweigen gewonnen wurden, haben es wohl Peter Henlein ermöglicht, kleine und zuverlässige Taschenuhren herzustellen. Sie wurden eifrig nachgemacht und sogar mit seinem verfälschten Namen (Peter Hele) versehen. Seine Uhren waren auch nicht eiförmig, sondern zylindrisch wie eine Dose, im Gegensatz zu den berühmten Nürnberger Eiern, der Form, die die Taschenuhren später bekamen. Der Stackfreed aber war nichts anderes als ein kleiner gebogener, federnder Draht mit einer kleinen Rolle am Ende, die auf eine Kurvenscheibe drückte und damit die Antriebskraft der Uhrfeder ausglich und so eine genaue Zeitmessung ermöglichte. Wie viele andere Erfindungen war der Stackfreed einfach genial. Man muss nur darauf kommen. Wo das Wort Stackfreed herrührt, ist nicht klar. Es scheint plattdeutscher oder holländischer Herkunft zu sein und ebenso unklar ist, wieso es ausgerechnet in Nürnberg seine Bedeutung erhielt.
Peter Henleins Taschenuhr ist nur ein kleiner teil des spannenden Themas Uhren. Es ist wirklich staunenswert, was unsere Vorfahren auf diesem Gebiet alles geleistet haben. Sie hatten nicht unsere modernen Präzisionsmaschinen, für die ein Tausendstel eines Millimeters und Messgeräte, die auch Millionstel Millimeter messen können, keine nennenswerten Schwierigkeiten bedeuten. Sie mussten alles von Hand herstellen, vom kleinsten Zahnrad bis zu den Zeigern und dem Gehäuse. Sie schufen wahre Wunderwerke der Handwerkskunst, von den kleinen Taschenuhren angefangen bis zu den Großuhren und astronomischen Uhren, die den Lauf der Gestirne anzeigen. Im Uhrenmuseum in Furtwangen und anderen Museen kann man sie heute besichtigen und man staunt über die Vielfalt der Ideen und die Qualität der Erzeugnisse unserer Vorfahren. Es ist Zweifelhaft, ob wir heute, trotz unserer gediegenen Berufsbildung in der Lage wären, unter den gleichen Bedingungen Gleichwertiges zu schaffen.

e) DER WERKSTOFF METALL

1) Einstieg:
- Gegenstände aus Metall
- grobe Unterteilung

2) Einteilung:
- Übersicht mit Beispielen
Masse und Dichte

3) Eigenschaften:
Definition
- Wärme- und Stromleiter
- Schmelzbarkeit
- Oxydation

4) Vorkommen:
- gediegen
- Erz

5) Gewinnung:
- Tagebau
- Untertagebau
- Schmelzöfen

6) Handelsformen:
- Blech
- Draht
- Profile
- Rohre
- Band
- Barren

7) Verformbarkeit:
- spanlos
- spanabhebend

8) Berufe:
- Schweißer
- Schlosser
- Schmied
- Spengler
- Goldschmied

f) Arbeitsauftrag: Es soll eine Tischuhr aus Metall entworfen und dann auch hergestellt werden. Das Zifferblatt wird aus Aluminiumblech mit den Abmessungen 100x150x1 mm hergestellt. Um die Stundeneinteilung für das Zifferblatt zeichnen zu können, muss den Schülern die Konstruktion für ein regelmäßiges 12-Eck vermittelt werden.

g) Arbeitsschritte: Zuerst werden zwei Entwürfe für das Zifferblatt gezeichnet, wobei auf eine einfache Linienführung zu achten ist. Die Mindestbreite der Stege soll auf jeden Fall 5 mm betragen. Die Bohrung für das Uhrwerk und die 4 Bohrungen im Eckenbereich des Bleches sind zunächst Fixpunkte. Man kann auch ein Thema für die Form des Zifferblattes vorgeben, z.B. Tiere. Sobald zwei Entwürfe vorliegen, werden diese individuell mit dem Lehrer besprochen und ein Entwurf ausgewählt. Auf zwei Dinge ist bei der Auswahl besonders zu achten:
1) Dass vom rechteckigen Blech nicht zu viel wegfällt
2) Dass der Entwurf nicht zu filigran ist

Der ausgewählte Entwurf wird als Rechteck (100x150 mm) mit der Papierschere ausgeschnitten und mit Klebstoff auf ein Aluminiumblech geklebt. Die Bohrungen zum verschrauben der beiden Blechplatten müssen in beiden Platten gemeinsam gebohrt werden, damit sie beim Verschrauben dann auch wirklich fluchten. Achtung: zum Bohren müssen die Bleche immer mit der Grippzange oder einer Kombizange mit Kartonbeilage gehalten werden. Bleche niemals nur mit der Hand halten, es besteht Verletzungsgefahr. Man kann dünne Bleche auch nicht in den Bohrschraubstock einspannen, weil sie sich dabei verbiegen würden und dann mit dem Bohrer mitdrehen könnten. Die Bohrmittelpunkte sollten vor dem Bohren angekörnt werden, damit die Spitze des Bohrers beim Ansetzen nicht verrutscht. Die große Bohrung ?10 mm zum Befestigen des Uhrwerks sollte mit dünneren Bohrern vorgebohrt werden. Nach dem Bohren sind die Bohrungen mit dem Handversenker zu entgraten. Anschließend werden die Schnittkanten gefeilt und mit dem Schmiergelleinen geschliffen. Mit dem Schleifschwamm kann man die Blechflächen am Ende noch ganz glatt schleifen. Die vier Distanzhülsen werden von einem Aluminiumrohr ?6x4 mit der Puck- oder Gehrungssäge auf 30 mm Länge abgesägt und dann entgratet. Zunächst wird dann das Uhrwerk auf dem Zifferblatt von hinten eingesetzt (Gummibeilagen und Kartonbeilagen nicht vergessen), die Messingmutter angesetzt und mit dem Uhrwerkschlüssel festgezogen. Dann wird die hintere Aluplatte mit den Zylinderkopfschrauben und den Hutmuttern befestigt. Die Zylinderkopfschrauben werden von hinten nach vorn eingeschoben und die Hutmuttern vorne angeschraubt . Die 3 Zeiger sind in der Reihenfolge Stunden-, Minuten- und Sekundenzeiger aufzustecken. Dann werden sie mit der Blechschere auf die richtige Länge gekürzt.

h) Erforderliche Werkzeuge: Bleistift, Lineale, Zirkel, Zeichenplatte, Schlosserhammer, Körner, Bohrmaschine, verschiedene Spiralbohrer für Metall, Versenker, Laubsägebogen, feine Sägeblätter für Metall, Schlüsselfeilen, Flachfeile 6“, Schmirgelleinen, Schleifschwamm, Uhrwerkschlüssel, Schraubendreher, Kombizange, Grippzange, Papierschere, Blechschere, Laubsägetisch mit Zwinge;

Materialbedarf: