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Chronometer

Allgemeines

Das Wort Chronometer stammt aus dem Griechischen:

chronos = Zeit, metron = Maß

'Die Zeit messen' - das machen zwar alle Uhren, ein Chronometer verrichtet diese Aufgabe aber mit besonderer Präzision. Die hierfür geltenden Kriterien sind in der Norm ISO 3159 von 1976 festgelegt, die Überprüfung erfolgt durch die amtliche schweizer Prüfstelle Contrôle Officiel Suisse des Chronométres, kurz C.O.S.C. genannt.

Dort werden Uhrwerke auf eine 16-tägige Teststrecke geschickt, um nach erfolgreicher Absolvierung derselben einen Gangschein zu erhalten. Wie genau der Test abläuft und welche Aussagekraft ein C.O.S.C.-Zertifikat letztendlich hat, soll hier dargestellt werden.

Marine Chronometer

In der Schiffahrt spielt die exakte Zeitanzeige seit jeher eine große Rolle. Ohne Kenntnis der genauen Uhrzeit war es in GPS-losen Zeiten unmöglich, die Längen-Position des Schiffes zu bestimmen. Umso wichtiger war es, einen ganggenauen Schiffs- bzw. Marine-Chronomter an Bord zu haben.

Die Herstellung solcher Präzisionsinstrumente oblag spezialisierten Uhrmacher-Betrieben, darunter so klangvolle Namen wie Lange & Söhne oder Ulysse Nardin - letztere sind auch heute noch auf diesem Gebiet aktiv.

Aus technischer Sicht wartet ein Marine-Chronometer mit einigen Spezialitäten auf:

Um Lagefehler zu minimieren, ist der Chronometer kardanisch aufgehängt - er bleibt somit immer in horizontaler Lage ("Zifferblatt oben").

Es wird eine Chronometer-Hemmung eingesetzt (im Bild rechts in der rechten oberen Ecke zu sehen). Diese ermöglicht ein freies Schwingen der Unruh - durch die geringere Reibung wird die Ganggenauigkeit verbessert.

Schließlich wird die Abgabe der Federhausenergie über eine Schnecke und Kette geregelt (im Bild rechts in der linken unteren Ecke), um eine gleichmäße Energieabgabe zu gewährleisten.

Contrôle Officiel Suisse des Chronométres

Heute wird als Chronometer eine Uhr bezeichnet, deren Ganggenauigkeit innerhalb bestimmter Spezifikationen liegt. Die Spezifikationen sind in der international gültigen Norm ISO 3159 definiert, die Überprüfung der Einhaltung erfolgt durch die schweizer 'Contrôle Officiel Suisse des Chronométres' (C.O.S.C.). Die C.O.S.C. unterhält drei Prüfinstitute in Biel (seit 1877), Le Locle (seit 1901) und Genf (seit 1886), zwei weitere Standorte in Le Sentier und Solothurn wurden Ende der Siebziger Jahre geschlossen. Geprüft werden Quarzuhrwerke und mechanische Uhrwerke, wobei letztere den Löwenanteil ausmachen. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die Prüfung mechanischer Werke; für Quarzuhrwerke gelten gänzlich andere Prüfregeln.

Die Prüfung selbst erfolgt am 'nackten' Uhrwerk, also vor Montage von Zifferblatt und Zeigern und vor dem Einschalen in das Gehäuse, bei Automatik-Uhren ist zudem der automatische Aufzug noch nicht montiert. Da der Prüfablauf stark automatisiert ist, müssen die Uhrwerke zunächst entsprechend präpariert werden: Für die computergestützte Zeitablesung werden auf die Uhrwerke spezielle Zifferblätter und Sekundenzeiger montiert. Eine besonders lange Aufzugswelle mit einer speziellen Krone ermöglichen das tägliche Spannen der Federn mit Hilfe einer Aufzugsmaschine. Schließlich wird jedes Werk in eine kleine Plastikbox gesteckt, 25 davon werden auf einer Palette zusammengepackt.

So vorbereitet werden die Werke auf die 16 Tage dauernden Prüstrecke geschickt. Am Tag 0 wird das Uhrwerk aufgezogen und gestellt, an den Tagen 1 bis 15 wird der Stand (= Uhrzeit) immer zur selben Atom-Referenzzeit abgelesen und protokolliert. Dabei ändern sich die Umgebungsbedingungen wie folgt:

An den Tagen 1 bis 10 wird in unterschiedlichen Lagen gemessen, die Raumtemperatur bleibt konstant.

An den Tagen 11 bis 13 wird das Uhrwerk verschiedenen Temperaturen ausgesetzt. Der Lage wird dabei nicht verändert, das Uhrwerk liegt mit 'Zifferblatt oben', da hier die auf die Unruhzapfen wirkende Reibung am geringsten ist.

Die letzten beiden Prüftage 14 und 15 entsprechen den Umgebungsbedingungen zu Anfang des Tests.

Aus den abgelesenen Ständen wird anschließend für jeden Tag der Gang berechnet. Dazu wird vom Stand eines Tages X der Stand des Vortages (X-1) abgezogen. Beispiel (Referenzzeit 18:00:00 Uhr):

Tag	Stand (hh:mm:ss)	Gang (Sek.)
0	18:00:00	-
1	18:00:03	M₁ = + 3
2	18:00:03	M₂ = 0
3	18:00:08	M₃ = + 5
4	18:00:06	M₄ = - 2
5	...	M₅ = ...

Test Prozedur
Tag	Temperatur °C	Lage
1	23	6H Krone links
2	23	6H Krone links
3	23	3H Krone oben
4	23	3H Krone oben
5	23	9H Krone unten
6	23	9H Krone unten
7	23	FH Zifferblatt unten
8	23	FH Zifferblatt unten
9	23	CH Zifferblatt oben
10	23	CH Zifferblatt oben
11	8	CH Zifferblatt oben
12	23	CH Zifferblatt oben
13	38	CH Zifferblatt oben
14	23	6H Krone links
15	23	6H Krone links

Aus den ermittelten 15 täglichen Gängen werden sieben Kennzahlen berechnet:

Mittlerer täglicher Gang in den verschiedenen Lagen [s/d]

Der mittlere tägliche Gang wird im Zusammenhang mit C.O.S.C. wohl am häufigsten verwendet. Gebildet wird er aus dem Durchschnitt der Gänge der ersten 10 Tage:

M_[quer] = (M₁ + M₂ + M₃ + ... + M₁₀) / 10

Da die ersten 10 Prüftage in fünf unterschiedlichen Lagen und bei konstanter Temperatur erfolgen, lässt die Kennzahl den Rückschluss auf den Gang am Arm des Trägers zu - auch hier wird die Uhr permanent in unterschiedliche Lagen versetzt.

Mittlere Gangabweichung [s/d]

Diese Kennzahl bildet den Durchschnittswert der Gangabweichungen der fünf Lagen:

V_[quer] = ( abs(M₂ - M₁) + abs(M₄ - M₃) + ... + abs(M₁₀ – M₉) ) / 5

Die mittlere Gangabweichung ist ein Indikator für die Ganggenauigkeit einer Uhr. Eine signifikante Gangabweichung bedeutet, dass die Uhr bei identischen Umgebungskonditionen (Lage, Temperatur) mal schneller, mal langsamer geht. Diese Differenz der Gänge ist vom Uhrmacher nur sehr aufwändig zu beseitigen. Hingegen ist es relativ einfach, einen konstanten Vor- oder Nachgang mittels Rückerzeiger, Unruhschrauben etc. zu korrigieren.

Größte Gangabweichung [s/d]

Die größte Gangabweichung in den fünf unterschiedlichen Lagen:

V_max = max (V₁, V₃, V₅, V₇, V₉)

Differenz zwischen liegend und hängend [s/d]

Es wird die Abweichung der durchschnittlichen Gänge in den Positionen 'Krone links' und 'Zifferblatt oben' berechnet:

D = (M₁ + M₂) / 2 – (M₉ + M₁₀) / 2

Ein interessante Kennzahl aufgrund der unterschiedlichen Reibung auf die Unruhzapfen: Bei 'Zifferblatt oben' ist diese sehr gering, 'hängend' ist die Unruh und das gesamte Räderwerk der vollen Reibung in den Lagersteinen ausgesetzt. Eine kleine Zahl bedeutet gleichmäßigen Gang, der jedoch in seiner Größenausprägung beträchtlich sein kann!

Größte Differenz zwischen dem mittleren täglichen Gang und einem der 10 ersten Gänge [s/d]

P = abs( M_[quer] - max(M_{1, 2, ..., 10}) )

Gangabweichung pro Grad Celsius [s/d/°C]

Hier wird der Gang bei 8 °C vom Gang bei 38 °C abgezogen, das Ergebnis durch den Temperaturunterschied von 30 °C dividiert:

C = (M₁₃ – M₁₁) / 30

Die Gangabweichung pro Grad Celsius drückt den Temperaturfehler aus. Je kleine der Wert, desto unempfindlicher ist die Uhr gegenüber Temperaturschwankungen.

Wiederaufnahme des Gangs [s/d]

Die Kennzahl zeigt die Gangabweichung in der Position 'Krone links' zu Beginn und am Ende der C.O.S.C.-Prüfung:

R = M₁₅ - (M₁ + M₂) / 2

Die aus den täglichen Gängen berechneten Kennzahlen werden mit den in der ISO-Norm 3159 definierte Spezifikationen abgeglichen. Nur wenn ein Uhrwerk bei allen sieben Kennzahlen innerhalb der Toleranzwerte bleibt, wird ein Gangschein ('Bulletin de Marche') ausgestellt.

Bei den einzuhaltenden Spezifikationen wird zwischen Werken mit einem Durchmesser > 20 mm bzw. < 20 mm unterschieden.

Kriterium	Spezifikation > 20 mm	Spezifikation < 20 mm
M_[quer]	- 4 bis + 6	- 5 bis + 8
V_[quer]	bis 2	bis 3,4
V_max	bis 5	bis 7
D	- 6 bis + 8	- 8 bis + 10
P	bis 10	bis 15
C	± 0,6	± 0,7
R	± 5	± 6

Bei der C.O.S.C. wurden im Jahr 2002 1.271.934 Gangscheine ausgestellt. Ca. 97% der Zertifikate entfielen dabei auf mechanische Uhrwerke, Prüfungen an Quarzwerken waren wie auch bereits in den Vorjahren weiter stark rückläufig.

Insgesamt wurden in 2002 1.315.752 Uhrwerke zur Prüfung eingereicht, von denen immerhin 43.818 Stück (3,3%) die ISO 3159 Spezifikationen nicht erfüllten. Rolex nimmt wie auch in den Vorjahren mit über 800.000 Zertifikaten die unangefochtene Spitzenstellung ein - zwei Labors der C.O.S.C. sind fast ausschließlich mit der Prüfung der Krönchen-Uhren beschäftigt.

Die C.O.S.C. stellt für eine Einzelprüfung ca. CHF 220,- in Rechnung. Großkunden bezahlen bei entsprechenden Mengen nur ca. CHF 5,- pro Zertifikat. Ein Gangschein kann für CHF 50,- direkt bei der C.O.S.C. angefordert werden.

Welche Aussagekraft hat ein C.O.S.C.-Zertifikat nun wirklich?

Bei Uhrenfans entbrennen immer wieder heiße Diskussionen, welcher Stellenwert der Chronometer- Zertifizierung beizumessen ist. Die Bandbreite der Meinungen ist enorm und gipfelt in etwa folgenden Extremen:

Alle Uhren ohne Chronometer-Zertifikat sind Schrott

C.O.S.C. ist reines Marktgeschrei und hat keine echte Aussagekraft

Die Wahrheit liegt wohl wie so häufig irgendwo dazwischen. Dabei sollte man sich folgende Fakten vor Augen führen:

Die Prüfung erfolgt am nackten Uhrwerk. Nach erfolgter Zertifizierung werden die speziellen Zeiger, das Zifferblatt und die Aufzugswelle entfernt, das Uhrwerk wird zum Hersteller zurückgeschickt. Dort wird das endgültige Zifferblatt, Zeigerspiel und Aufzugswelle montiert und das Werk eingeschalt. In aller Regel erfolgt dann eine abschließende Gangkontrolle, die Uhr wird ggf. nachreguliert.

Die Testbedingungen sind statisch. Bei der C.O.S.C. liegen die Testkandidaten fast 24 Stunden am Tag regungslos bei konstanter Temperatur in ihren Plastikboxen und werden nur für die tägliche Messung des Gangs bewegt. Im täglichen Einsatz ist die Uhr permanenten Lagewechseln ausgesetzt. Auf sie wirken Fliehkräfte und magnetische Felder ein. Sie muss Stöße wegstecken und schnelle Temperaturwechsel verkraften. Die Anforderungen im 'echten Leben' sind viel höher als im Testlabor!

Die Chronometerprüfung ist eine Momentaufnahme. In der Einlaufphase ändert sich in der Regel der Gang der Uhr. Bei einer nach Jahren fälligen Revision wird das komplette Uhrwerk demontiert, wieder zusammengesetzt und die Uhr neu einreguliert - der Chronometerstatus bleibt davon unberührt, gleich welche Gangergebnisse die Uhr nach der Revision liefert.

Statistiken

C.O.S.C. Statistik 2002
Rang	Hersteller	Anzahl
1	Rolex	814.720
2	Omega	165.543
3	Breitling	131.815
4	Panerai	39.016
5	TAG-Heuer	20.207
6	Baume & Mercier	15.504
7	Bulgari	11.141
8	Corum	8.005
9	Chopard	7.684
10	Tissot	6.221
11	Chanel	5.423
12	Mido	4.783
13	Tiffany	4.698
14	Zenith	4.676
15	Ulysse Nardin	4.671
16	Ball Watch Co. New York	4.617
17	Eterna	3.316
18	Ikepod	3.246
19	Vacheron Constantin	2.825
20	Ebel	2.437
21	Arnold & Son	1.739
	Sonstige	9.647
	Gesamt	1.271.934

C.O.S.C. Statistik 1999
Rang	Hersteller	Anzahl
1	Rolex	584.601
2	Omega	137.750
3	Breitling	127.659
4	Bulgari	22.601
5	TAG-Heuer	13.342
6	Panerai	12.826
7	Vacheron Constantin	5.152
8	Tissot	4.838
9	Montega	4.186
10	Concord	3.319
11	Ikepod	3.287
12	Zenith	2.481
13	Ebel	2.456
14	Swatch	1.957
15	Mühle Glashütte	1.468
16	Ventura	1.384
17	Ulysse Nardin	1.280
	Sonstige	51.354
	Gesamt	981.941