Zur Geschichte der Turmuhren

(von Klaus Dransfeld, Ermatingen)


Heute, wo wir für wenig Geld eine Uhr kaufen können, haben wir ganz vergessen, wie der mittelalterliche Mensch sich den Kopf zerbrach, um die richtige Zeit zu wissen. Alle Erfindungskraft wurde aufgewendet, bis Mitte des vierzehnten Jahrhunderts die ersten Turmuhren als zentrale und maßgebliche Zeitanzeiger auf den Türmen erschienen. Sie waren immer die Arbeit eines Schmiedes. Alle Turmuhrwerke wurden nämlich aus Eisen geschmiedet.

Durch diese ersten Turmuhren, Meisterwerken der Schmiedekunst, wurden die seit Urzeiten gebräuchlichen wetterabhängigen Sonnenuhren sowie die für Langzeitmessungen gänzlich ungeeigneten Wasser- und Sanduhren bald verdrängt.

Die ersten Räderuhren mit Gewichtsantrieb gaben die Zeit nur durch den stündlichen Glockenanschlag an. Im Mittelalter hatte niemand eine eigene Uhr, so dass alle Leute sich nur am Glockenschlag der Kirchturmuhr orientieren konnten. Erst später wurden Zifferblätter eingeführt, aber man begnügte sich zunächst mit nur einem Zeiger, der die Stunden zählte.

Es heisst, daß der Benediktiner Gerbert d'Aurillac und spätere Papst Silvester II (gest. 1003) die erste, freilich noch sehr primitive von Gewichten angetriebene mechanische Räderuhr erfunden haben soll. Damit wurde die neue Epoche der mechanischen Zeitmessung eingeläutet. Sie wurde eingeläutet im wörtlichen Sinn, denn die Benediktiner konnten jetzt den Beginn ihrer monastischen Pflichten mit den stündlichen Glockensignalen noch pünktlicher einläuten als vorher.

Bis zur Aufstellung einer ersten öffentlichen mechanischen Uhr

dauerte es allerdings noch drei Jahrhunderte: Erst im Jahre 1344 zeigte die erste Turmuhr der Welt in Padua eine - einigerrmassen - genaue Zeit an. Ihr Konstrukteur war der Arzt und Astronom Giovanni di Dondi.

Die erste, bekannte, öffentliche Zürcher Räderuhr, die Schlaguhr für den Turm von St. Peter, wurde 1366 von einem Mitglied der Zunft zur Schmieden fertiggestellt. Sie diente der ganzen Stadt als "Stadtuhr". Fast zwei Jahrhunderte später (1538, ein Jahr nach dem Bau der Mannenbacher Uhr) installiert Hans Luter aus Waldshut eine neue Turmuhr auf St. Peter. Bis zur Mitte des 16. Jahrhunderts ist die Uhr an St. Peter die einzige öffentliche Uhr der Stadt und bleibt bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts die "Stadtuhr", d. h. die Normaluhr.

Das Geheimnis der ersten Turmuhren war das Gewicht-getriebene Räderwerk, bei dem größere geschmiedete Zahnräder kleinere (die "Triebe") in Drehung versetzten und die Geschwindigkeit der Drehung der am schnellsten rotierenden Räder durch eine sog. "Hemmung" möglichst gleichmässig verlangsamt wurde. Die "Hemmung" wurden auch "Waag" oder "Foliot" genannt. Beispiele dieser ersten Hemmungen sind in Abb. 1 und 2 wiedergegeben: Das "Kronrad" mit den Sägezähnen (gelb in Abb. 1) bewegt die die vertikale Drehachse mit Hilfe der beiden beiden "Lappen", die abwechselnd in die Sägezähne eingreifen, zu Drehschwingungen um die vertikale Drehachse. Die Zeitdauer einer Drehschwingung kann dabei durch die Position der beiden Gewichte auf dem Querbalken grob justiert werden, hängt aber auch von der Reibung und anderen Parametern ab.

 

 


Abbildung 1: Funktionsweise der "Hemmung"
Abbildung 2: Schema eines Turmuhr-Gehwerks mit Zahnrädern, Gewicht, Zeiger und - rechts oben - mit dem Kronrad und der "Hemmung"

Wegen der Unzuverlässigkeit der "Hemmung" war die angezeigte Zeit noch keineswegs auf die Minute genau. Die frühen Turmuhren - bis etwa 1680 - hatten im präzisesten Fall tägliche Abweichungen bis zu einer Viertelstunde, aber auch Fehlweisungen bis zu einer ganzen Stunde waren nicht selten. Schon deshalb begnügte man sich lange damit, nur den Stundenzeiger kreisen zu lassen. Das offizielle Amt eines meist auf Lebenszeit angestellten "Uhrenrichters" war auch in Zürich die ständige Nachjustierung der Turmuhr nach dem aktuellen Sonnenstand.

Abb. 3: Links das Kronrad mit dem neuen Pendel als Taktgeber und rechts schematisch eine Turmuhr mit Pendel-Steuerung.

Die Ursache für diese Ungenauigkeiten der ersten Turmuhren lag in dem oben skizzierten Prinzip der "Hemmung", denn die Periodendauer der oben beschriebenen Drehschwingung war physikalisch nicht eindeutig bestimmt, sondern variierte mit der Reibung am Kronrad, mit der Amplitude der Drehschwingung und dem Gewicht, um nur einige störende Parameter zu nennen.

Diese mangelhafte Genauigkeit der ersten Uhren wurde erst beseitigt durch die Einführung eines schwingenden Pendels als Taktgeber durch den holländischen Mathematiker und Physiker Christiaan Huygens im Jahre 1656. In den Jahrzehnten danach wurden daher die meisten Turmuhren - wohl auch die Mannenbacher Uhr - auf Pendelbetrieb umgerüstet.

Schon viel früher als Huygens hatte der berühmte Astronom und Physiker Galileo Galilei gezeigt, dass das Pendel ein idealerer Taktgeber für die Uhren wäre, da seine Schwingungsperiode nahezu unabhängig von der Amplitude der Pendelschwingung ist und eindeutig nur von der Länge des Pendels abhängt. Galilei hatte sogar schon 1582 die Konstruktionszeichnung für eine solche Pendeluhr angefertigt, aber er fand keinen Handwerker zum Bau der Uhr. So blieb es nur bei einem Entwurf, und es war erst Huygens, der 1656 - also 74 später - die erste funktionierende Pendeluhr baute und damit die Laufgenauigkeit der Turmuhren revolutionierte. Von jetzt ab waren die Turmuhren auf Minuten genau und erhielten daher neben dem Stundenzeiger erstmals auch einen Minutenzeiger. Das Amt des klassischen städtischen Uhrenrichters wurde somit überflüssig.