Kiegyensúlyozási idő - a szemünket a mérlegkerékre dobjuk

A kiegyensúlyozó tavaszi utolsó kiadásunkban - szó szerint a mechanikus órák dobogó szívében - tűnhet úgy, hogy ez az alkatrész mindent megtesz a nehéz emeléshez, amennyire az időmérés back-office üzlete megy. Mint minden órakészítő elmondja neked - és nagy számú órajel-vezérigazgatónak is - nincs értelme új egyensúlyi rugót beszélni, ha az egyik nem foglalkozik a mérlegkerékkel, sőt a rendszert beindító karral. Ebben a történetben elsősorban magát az egyensúlykeréket fogjuk vizsgálni, néhány becsapással a küszöb, a détente és a svájci kar menekülésének történetébe és működésébe. Ami a kart vagy a raklap villát illeti, újabb kérdést kell várni.

Ezt a történetet akkor kezdjük, amikor az utolsó véget ért - azon a megjegyzésen, hogy az egyensúlykeréknek és a hajhúzónak együtt kell működnie. A legjobb módszer ennek megértésére úgy gondolni, hogy milyen kapcsolat van a mechanikus karóra és az inga óra között. Csakúgy, mint az inga az óra szabályozó szerve, a mérleg és az egyensúlyrugó ugyanazt a funkciót látja el a karóra. Ez azt jelenti, hogy az egyensúlynak és az egyensúlyi rugónak meg kell közelítenie a gravitáció hatásait. Ennek a bevezetésnek a visszatérő főszereplője nem más, mint Christiaan Huygens holland fizikus. Emlékeztetni fogsz arra, hogy Huygens úttörője volt az egyensúlyrugónak (tökéletesítve 1675-ben) és az inganak (a fent említett óra).

Patek Philippe kaliber 240 Q SI

Patek Philippe Advanced Research Ref. Az 5550 ház a 240 Q SI kaliberű ház

Kíváncsi, hogy az egyensúlykerék Huygen idő előtt létezett - Huygens maga tervezte az egyensúlykerék és a rugórendszer szélső menekülési stílusát. Huygens és más úttörők valóban keresették a megfelelő összetevőt a harmonikus rezgések létrehozására, és ez a hiányzó darab volt az egyensúlyrugó. Tehát a szélső menekülés többi része - a svájci karrendszer csak később jelent meg - 1675 előtt létezett.

A harmonikus rezgést, mint fizikai tulajdonságot, először Galileo Galilei fedezte fel, amikor a 17. század elején vizsgálta az inga funkcióját. A Galileo fedezte fel az izokronizmust, mint valami lényeges elemet az inga lengésének. Alapvetően az adott inga lengési periódusa viszonylag állandó, függetlenül a lengés méretétől. Ezzel stabil időmérőt kaphat, mert amíg az inga ingadozik, az óra ugyanolyan sebességgel ketyeg. Nyilvánvaló, hogy egy olyan óra, amely az inga ingadozásától függően különböző sebességgel kattintott, kevesebb, mint hasznos.

Galileo Galilei

Az inga megkapja ezt az izokron tulajdonságot a gravitációból, ami azt jelenti, hogy az ingaval felszerelt óráknak a lehető legstabilabbnak kell lenniük; a mozgás megzavarja az inga ingadozását, és nemkívánatos variációt vezet be. Huygens befejezte az ingaórát, amelyet eredetileg a Galileo indított el. Az inga óra megjelenése előtt a mechanikus órák az izokronizmus szimulálására egy másik komponenst használtak: a fóliót. A tehetetlenségi erőkre támaszkodva ez egy vízszintes rúd volt (mindkét végén súlyokkal), pontosan középen elfordítva. Az így kapott ringatómozgás, amelyet egy lecsévélő rugó kinetikus energiája vezet, biztosította az időmérési sebességet.

Közvetlenül a mai mechanikus mérlegre vágva, a mérlegkerék nagyjából másfélszor forog egy irányba, ami egy lengést képez. Ez kb. 270 ° a mérlegkerék középső egyensúlyi helyzetének mindkét oldala felé. A teljes ciklus ezen hinták közül kettő, azaz két ütés. Az egyensúlyrugó merevsége és a kerék tehetetlenségi nyomatéka kulcsfontosságú elemei az egyenletnek, amely meghatározza, hogy hány másodpercig tart egy ciklus befejezése.

Visszatérve a mérlegkerék és a fólió tárgyához, nem világos, hogy a mérlegkerék teljesen helyettesítette-e a fülkét. Az biztos, hogy az inga és az egyensúlyrugó bevezetése kemény megkönnyebbülést tett a szélső menekülés hiányosságaival. Számos különféle menekülés versenyezte annak helyettesítése érdekében, ideértve a reteszelő és a hengeres meneküléseket is. Végül mind a horgony menekülése, mind a kar menekülése zárja végül az egyszer uralkodó küszöböt.

Hol illeszkedik az egyensúlykerék ehhez a történethez? Nos, teljes leírás található a kar-menekülésekről (tőkeáttétel) című szakaszban, valamint a fenti rövid tl; dr-t, de szánjon egy percet az On the Verge szegmens elolvasására, mert ez állítja a színpadot. Úgy tűnik, hogy az egyensúlykerék a legjobb formája a hagyományos spirál- vagy egyensúlyi rugóval történő működéshez.

A jelenlegi formában az egyensúlyi kerekek számos megjelenéssel rendelkeznek, amelyeket két fő formára lehet bontani: sima és nem sima. Igen, a nem sima nem különösebben ékesszóló, de ha technikailag hangzóbb kifejezésre van szükség, akkor állítható tömegű lesz. Úgy döntünk, hogy nem sima, mert ez magában foglalja a csavarozott mérlegkerekeket is, önmagában nem különösebben elbűvölő leírás. Az egyensúlykerék nem sima változata hagyományos, apró csavarokkal a kerék peremén. Ezt nem szabad összetéveszteni a Patek Philippe Gyromax-szal, a Microstella by Rolex-szal és a Swatch Group számos választékával (elsősorban az Omega-val), amelyek úgy tűnik, hogy csavarokat tartalmaznak a felni vagy a felni belső oldalán.

Ulysse Nardin mérlegkerék

A nem sima rendszerek elvileg súlyokat használnak a mérlegkerék tehetetlenségének beállításához - ezt a csavarozott mérlegváltozatban meghatározza, hogy a csavarok mennyire vannak rögzítve az egyensúlyba. A hagyományos rendszerben az egyensúlyt az órák készítik kézzel, az úgynevezett folyamatban, hogy felveszik az egyensúlyt vagy kiegyensúlyozzák; az állítható tömegű változat újabb mérlegmintáinál ezek tipikusan számítógépes állapotban vannak, miután a spirálokat rögzítették.

A sima egyensúlykerék a gyárban is készen áll, és a számítógépek is részt vesznek ebben a folyamatban. A sima mérlegkerék általában a Glucydur típusú (lásd a Glucydur szakaszt), míg az új mérlegek szilikonból készülhetnek, más anyagok súlyával. A vadul kitaláló mérlegkerekek példái a DeBethune, Ulysse Nardin és Patek Philippe kísérletei.

HATÁRÁN

Az óragyártás legfontosabb műszaki fejlődése, a szélső menekülés fejlesztése a 13. században lehetővé tette az összes mechanikus óra készítését. Így írja le David Glasgow a küszöbön álló menekülés működését 1885-ös Watch and Clock Making című könyvében (az itt leírtak szükség szerint átfogalmazva és szerkesztve voltak).

A Salisbury-i székesegyház órája mutatja a Wikipedia jóvoltából az első szélső órát

A szélső menekülés egy korona alakú kerékből áll, kiemelkedő fűrészfog alakú fogakkal; tengelye vízszintesen van orientálva. A koronakerék elé egy függőleges rúd, a szélén van elhelyezve, két fémlemezgel (raklap), amelyek a fogakat a koronakerék ellenkező oldalán rögzítik. A raklapok egymással szögben vannak orientálva, így egyszerre csak egy fogja el a fogakat. Vagy egy mérlegkerék, vagy egy inga van felszerelve a szélső rúd végére.

Úgy tűnik, hogy az egyensúlykerék már Huygen idő előtt létezett - Huygens maga tervezte meg az egyensúlyi kerékét és a rugórendszerét szélső menekülési stílusban

Mivel a fogaskerekek egy tekercselt rugó energiáját szállítják a koronakerékhez, a koronakerék egyik foga a raklapon nyomja az irányt az egyik irányba. Ugyanakkor ez a művelet a második raklapot a kerék ellenkező oldalán lévő fogak útjába forgatja, amíg a fog az első raklapon túljut. Ezután a kerék másik oldalán lévő fog érintkezik a második raklaplal, a szélét a másik irányba forgatva, és a ciklus megismétlődik.

Tehát, ami azzal kezdődött, hogy a koronakerék szabályozatlan forgása átváltozik a szélső oszcillációjává. Ez mozgásba helyezi az inga vagy az egyensúly / fóliumot. A mérleg / fólium vagy inga minden egyes mozgása lehetővé teszi a menekülőkerék egyik foga áthaladását, ezáltal az óramű mozgásának szabályosvá válását. Az óra kerékmozdulása rögzített összeggel halad előre, a kezét állandó sebességgel előre mozgatva.

A második szélső ingát Christiaan Huygens építette, a Wikipedia jóvoltából

A koronakeréknek páratlan számú foga van, hogy a menekülés működjön. Páros szám esetén két egymással szemben lévő fog érintkezik egyidejűleg a raklapokkal, akadályozva a menekülést.

Az inga megjelenésével a horgony kiszabadulása az órák számára természetesebb hatást vált ki, és így kezdte felváltani a szélső menekülést.

TŐKEÁTTÉTEL

A Thomas Mudge által kifejlesztett kar-menekülés szó szerint a kortárs mechanikus karóra menekülése. Ismét adósságot vállalunk Glasgow könyvéért információért, valamint a TimeZone óráinak iskoláját. Az alábbiakban az egész működésének rövid leírása ezekből a forrásokból származik (leginkább Walt Odets szakaszai).

A szokásos kar-menekülésnél, más néven svájci kar-menekülésként a menekülési kerék és a raklapvilla döntő szerepet játszik (nincs szándék szerint). A menekülési kerék a kerekes vonathoz van igazítva, és impulzust ad a raklap villájának. Ezt az impulzust megkapva a raklapvilla továbbítja azt a mérlegkerék tengelyéhez, ezáltal elforgatva az egyensúlyi kereket. Az egyensúlyrugó visszatér az egyensúlyi kereket statikus középső helyzetébe, és egy tengelyen keresztül impulzust küld a raklap villájához, amely ezután ismét kölcsönhatásba lép a menekülőkerékkel.

A TAG Heuer Autavia Isograph egyensúlyi kereke és hajszála

Raklapvilla és a Patek Philippe kaliberű 240 Q SI menekülés

A hálózati rugó által nem szabályozott energiát így továbbítják a mérlegkerékhez. A kiegyensúlyozó kerék visszatér szabályozott energiát a kerékmozdonyhoz, amely később előrehalad egy rögzített összeggel, és egy meghatározott összeggel mozgatja az idő kezét.

A kiegyensúlyozókerék minden előre-hátra mozgatása a középső helyzetébe és vissza, a fogaskeréknek egy fogakkal történő mozgásának felel meg (ütésnek nevezik). Egy tipikus órakar-menekülés 18 000 vagy annál több ütem / óra sebességgel történik, néha óránként rezgésnek is hívják. Minden egyes ütés impulzust ad az egyensúlykeréknek, tehát ciklusonként két impulzus van (ugyanaz, mint a szélső menekülés). Annak ellenére, hogy a legtöbb esetben nyugalomban van, a menekülési kerék általában legalább 10 fordulat / perc sebességgel forog.

A „tick tock” hang eredetét ez a menekülési mechanizmus okozza. Amint a mérlegkerék előre-hátra billen, a ketyegő hang hallható.

GLUCYDUR ÉS ALTERNATÍV ANYAGOK

Bár úgy tűnik, hogy a Glucydur egyensúly dominál, berillium, réz és vas ötvözetével, vannak másfajta egyensúlyi kerekek. Az aukciós katalógusok beolvasásakor a legjellemzőbb alternatíva az arany-réz ötvözet mérlegkerék. Funkcionálisan a mérlegek mindkét típusa ugyanazt a trükköt hajtja végre, de néhány további információra van szükség ahhoz, hogy megértsük, mi történik itt.

A központi kérdés a hőmérséklet-ingadozás, mivel az egyensúlyrugó tömegtulajdonságai megváltozik, ha tágul vagy csökken.Nyilvánvaló, hogy ez befolyásolja az időmérési sebességet, mert befolyásolja a mérlegkerék lengéseit. Valójában a mérlegkerék hőváltozásnak van kitéve. Mind az arany-réz, mind a Glucydur ötvözetek kiváló lineáris tágulási együtthatóval rendelkeznek, +14 és +17 x 10-6 / ° K között, és így ezek az anyagok továbbra is kedvelik az óramű-gyártó cégeket. Semmi sem tökéletes, és ha ezek az ötvözetek kibővülnek, a menekülés nem lesz többé azonos.

A kérdés kezelésére a legutóbbi kísérlet a Zenith Defy oszcillátor volt, amely szintén a legradikálisabb menekülési innováció Huygens ideje óta. Valójában egy raklapvillát, a kiegyensúlyozó kereket és a hajszálakat egyesíti egy szilikon szerkezetbe. Egy nemfémes anyagot, a szilíciumot a hőváltozások kezelésére különféle módon kezelik, tipikusan például szilícium-oxid felhasználásával. A Zenith rendszer esetében ez nem olyan egyenes, mert a menekülés minden elem egy darabból áll.

Mélyebbre fogunk vizsgálni ezt a rendszert, a Genequand oszcillátorral (Parmigiani Fleurier), az Ulysse Nardin Anchor Escapement-rel és a Girard-Perreguax Constant Force Escapement-rel a 2020-as kiadásainkban.