Mechanické hodinky - Mechanical watch

Ručně natahovací strojek ruských hodinek

Mechanické hodinky je hodinek , který využívá mechanismus mechanický měřit plynutí času, na rozdíl od křemenné hodiny , které slouží elektronicky přes malou baterií , nebo rozhlasové hodinky , které jsou hodinky quartz synchronizované k atomovým hodinám pomocí rádiových vln . Mechanických hodinek je poháněna  hnací pružinou , která musí být navinuta buď periodicky ručně, nebo pomocí samostatného vinutí mechanismu. Jeho síla je přenášena řadou ozubených kol k pohonu vyvažovacího kola , váženého kola, které kmitá tam a zpět konstantní rychlostí. Zařízení zvané únik uvolňuje kolečka hodinek, aby se při každém švihu vyvažovacího kolečka posunula o malé množství vpřed, čímž se ručičky hodinek pohybují vpřed konstantní rychlostí. Únik je to, co dělá „tikající“ zvuk, který je slyšet v provozních mechanických hodinkách. Mechanické hodinky se v Evropě vyvinuly v 17. století z hodin poháněných pružinou , které se objevily v 15. století.

Mechanické hodinky obvykle nejsou tak přesné jako křemenné hodinky a vyžadují pravidelné čištění a kalibraci zkušeným hodinářem. Od 70. let 20. století převzaly většinu hodinářského trhu křemenné hodinky a mechanické hodinky jsou nyní většinou špičkovým výrobkem, nakupovaným pro jejich estetické a luxusní hodnoty, pro ocenění jejich jemného řemeslného zpracování nebo jako symbol stavu .

Komponenty

Demontované mechanické náramkové hodinky
Takzvané „ tajemné hodinky “ c. 1890, je vybavena únikovým válcem.

Vnitřní mechanismus hodinek, kromě obličeje a rukou, se nazývá strojek . Všechny mechanické hodinky mají těchto pět částí:

  • Hlavní pružina , která uchovává mechanickou energii pro napájení hodinek.
  • Soukolí , nazvaný kola vlaku , který má dvojí funkci přenosu síly hnací síly na setrvačníku a sečtení výkyvy na setrvačníku dostat jednotek vteřin , minut a hodin . Oddělená část soukolí, nazývaná bezklíčová práce , umožňuje uživateli navinout hnací pružinu a umožňuje pohybem rukou nastavit čas.
  • Rovnováha kolo , které osciluje tam a zpět. Každý výkyv vyvažovacího kolečka trvá přesně stejně dlouho. Toto je časový prvek v hodinkách.
  • Escapement mechanismus, který má dvojí funkci udržet rovnováhu kolo vibrační tím, že mu tlak s každým proudu a umožňuje převody hodinkách, aby předem nebo ‚únik‘ o stanovenou částku s každou houpačka. Pravidelné zastavování soukolí únikem vydává „tikající“ zvuk mechanických hodinek.
  • Indikační ciferník, obvykle tradiční ciferník s rotujícími ručičkami, pro zobrazení času v podobě čitelné pro člověka.

Doplňkové funkce na hodinkách kromě základních časomeračů se tradičně nazývají komplikace . Mechanické hodinky mohou mít tyto komplikace:

  • Automatické natahování nebo samonatahování- aby se eliminovala nutnost navíjení hodinek, toto zařízení automaticky navíjí hlavní hřídel hodinek pomocí přirozených pohybů zápěstí pomocí mechanismu s otočným závažím.
  • Kalendář — zobrazuje datum a často všední den, měsíc a rok. Jednoduché kalendářové hodinky nezohledňují různé délky měsíců, což vyžaduje, aby uživatel resetoval datum 5krát za rok, ale věčné hodinky s kalendářem to zohledňují a dokonce i přestupné roky. Roční kalendář nedělá úpravu přestupný rok, a zachází února jako 30-ti denní měsíc s, takže datum je třeba obnovit dne 1. března každého roku, když nesprávně říká, že únor 29 nebo 30.
  • Alarm - zvonek nebo bzučák, který lze nastavit tak, aby se v danou dobu spustil.
  • Chronograf - hodinky s dalšímifunkcemi stopek . Tlačítka na pouzdře spouští a zastavují sekundovou ručku a resetují ji na nulu a obvykle několik dílčích čísel zobrazuje uplynulý čas ve větších jednotkách.
  • Funkce hackingu - nachází se na vojenských hodinkách, což je mechanismus, který zastaví druhou ruku během nastavování hodinek. To umožňuje synchronizaci hodinek s přesnou sekundou. To je nyní u mnoha hodinek velmi běžná funkce.
  • Číselník fáze měsíce - zobrazuje fázi měsíce s měsíční tváří na rotujícím disku.
  • Indikátor větru nebo indikátor rezervy chodu - většinou se nachází na automatických hodinkách, subciferníku, který ukazuje, kolik energie zbývá do hlavního pružiny, obvykle jde o hodiny zbývající do provozu.
  • Repeater - hodinky, které zvukově zvoní hodiny pouhým stisknutím tlačítka. Tato vzácná komplikace byla původně použita před umělým osvětlením, aby se zjistilo, kolik je hodin ve tmě. Tyto složité mechanismy se nyní nacházejí pouze jako novinky v extrémně drahých luxusních hodinkách.
  • Tourbillon - tato drahá funkce byla původně navržena tak, aby byly hodinky přesnější, ale nyní je jen ukázkou hodinářské virtuozity. V běžných hodinkách balanční kolečko osciluje různou rychlostí, kvůli gravitačnímu zkreslení, když jsou hodinky v různých polohách, což způsobuje nepřesnost. U tourbillonu je vyvažovací kolečko uloženo v otočné kleci, takže prožije všechny polohy stejně. Mechanismus je obvykle vystaven na obličeji, aby se ukázal.

Mechanismus

Mechanické hodinky jsou vyspělou technologií a většina běžných hodinkových strojků má stejné části a funguje stejným způsobem.

Výřez kapesních hodinek s díly označenými

Hlavní pružinové a pohybové práce

Hnací síla , která pohání hodinky, spirála stuha z pružinové oceli, je uvnitř válcové sudu , s vnější konec hybné pružiny připojené k hlavni. Síla hnací síly otáčí hlaveň. Hlaveň má kolem vnější ozubení, které otáčí středovým kolem jednou za hodinu - toto kolo má hřídel, která prochází číselníkem. Na straně číselníku je pastorek děla připevněn třecím spojem (což mu umožňuje klouzat při nastavování rukou) a minutová ručička je připevněna k pastorku děla. Dělený pastorek pohání malou redukční převodovku 12 na 1 nazývanou pohybová práce, která jednou za každých 12 otáček minutové ručičky otočí hodinové kolo a ruku.

Pro stejnou rychlost oscilace je doba chodu, doba chodu nebo výkonová rezerva mechanických hodinek hlavně otázkou, jaká velikost hlavního hnacího pružiny je použita, což je zase otázkou, kolik energie je potřeba a kolik místa je k dispozici. Pokud je pohyb špinavý nebo opotřebovaný, výkon se nemusí z hnacího pružiny efektivně přenášet na únik. Služba může pomoci obnovit zhoršené běhové prostředí. Většina mechanických hodinkových strojků má trvání 36 až 72 hodin. Některé mechanické strojky mohou běžet týden. Přesná doba běhu mechanického pohybu se vypočítá podle vzorce, kde je počet zubů hlavně, počet listů středového pastorku, počet otáček hlavně a počet otáček středového pastorku - trvání běhu.

Kolový vlak

Středové kolo pohání pastorek třetího kola a třetí kolo pastorek čtvrtého kola. V hodinkách se sekundovou ručičkou v pomocném sekundovém ciferníku, obvykle umístěném nad polohou 6 hodin, je čtvrté kolo zaměřeno na otáčení jednou za minutu a sekundová ručička je připevněna přímo k trnu tohoto kola.

Animovaný pohyb hodinek. Pro přehlednost v tomto diagramu jsou ozubená kola hodinek uspořádána v řadě, přičemž vyvažovací kolečko je vlevo a ručičky jsou na samostatných kolečkách, než aby byly umístěny soustředně jako ve skutečných hodinkách.
Pohyb kapesních hodinek s chronografem z 80. let 19. století.

Únik

Čtvrté kolo rovněž pohání únikový kolo na pákovým krokovým . Zuby únikového kola se střídavě zachycují na dvou prstech zvaných palety na ramenech páky palety , která se kývá dopředu a dozadu. Druhý konec páky má vidlici, která zabírá se vzpřímeným impulzním čepem na hřídeli vyvažovacího kola . Pokaždé, když se vyvažovací kolečko otočí středovou polohou, odemkne páku, čímž se uvolní jeden zub únikového kola, což umožní kolečkům hodinek pohyb o pevnou část dopředu, přičemž se ručičky posunou dopředu. Když se únikové kolo otáčí, jeho zub tlačí na páku, což dává vyvažovacímu kolu krátké zatlačení a udržuje ho v pohybu dopředu a dozadu.

Vyvažovací kolečko

Bilance kolo udržuje čas na hodinkách. Skládá se z váženého kola, které se otáčí tam a zpět a které je vráceno do své střední polohy jemnou spirálovou pružinou, vyvažovací pružinou nebo „vlasovou pružinou“ . Kolo a pružina dohromady tvoří harmonický oscilátor . Hmotnost vyvažovacího kola se spojuje s tuhostí pružiny, aby se přesně regulovalo období každého švihu nebo „úderu“ kola. Perioda oscilace T v sekundách vyvažovacího kola , doba potřebná pro jeden kompletní cyklus (dva údery), je

kde je moment setrvačnosti kola v kilogram-metru 2 a je tuhost ( pružinová konstanta ) jeho rovnovážné pružiny v newtonmetrech na radián. Většina koleček pro vyvážení hodinek osciluje rychlostí 5, 6, 8 nebo 10 úderů za sekundu. To se promítá do 2,5, 3, 4 a 5 Hz, respektive 18 000, 21 600, 28 800 a 36 000 tepů za hodinu (BPH). Ve většině hodinek je na vyvažovací pružině páka regulátoru, která slouží k nastavení rychlosti hodinek. Má dva obrubníkové čepy, které objímají poslední otáčku pružiny, přičemž část za kolíky drží nehybně, takže poloha obrubníkových čepů určuje délku pružiny. Pohybem páky regulátoru se vysouvají čepy obrubníku nahoru nebo dolů po pružině, aby se regulovala její účinná délka. Posunutím čepů nahoru po pružině, zkrácením délky pružiny, je tužší, zvyšuje se ve výše uvedené rovnici a snižuje periodu kola, takže se houpá rychleji tam a zpět, což způsobí, že hodinky poběží rychleji.

Bezklíčová práce

Samostatná sada ozubených kol nazývaná bezklíčová práce navíjí hnací pružinu, když se koruna otáčí, a když je korunka vytažena na krátkou vzdálenost, můžete otáčet ručičkami a nastavit hodinky. Dřík připevněný ke korunce má ozubené kolo zvané spojka nebo hradní kolo , se dvěma prstenci zubů, které axiálně vyčnívají z konců. Když je dřík zasunut dovnitř, vnější zuby otáčejí rohatkovým kolem v horní části hlavně hnacího pružiny, což otáčí hřídel, ke které je připevněn vnitřní konec hnacího řetězu, a navíjí hnací hřídel pevněji kolem hřídele. Pružinovou západka nebo položku tlačí na západkových zubů, které brání hnací sílu z odvíjení. Když je dřík vytažen, vnitřní zuby hradního kola zabírají s ozubeným kolem, které otáčí minutovým kolem. Když je koruna otočena, třecí spojka pastorku děla umožňuje otáčení rukou.

Středové sekundy

Pokud je sekundová ručička souosá s minutovou a hodinovou ručičkou, to znamená, že je otočena ve středu číselníku, nazývá se toto uspořádání „středové sekundy“ nebo „rozmetací sekundy“, protože sekundová ručka obíhá minutovou stopu na číselníku.

Zpočátku byly středové vteřinové ručičky vyhnány z třetího kola, někdy přes mezilehlé kolo, s ozubením na vnější straně horní desky. Tento způsob řízení sekundové ručičky se nazývá nepřímé středové vteřiny. Protože se ozubené kolo nacházelo mimo talíře, přidávalo to na tloušťce pohybu, a protože otáčení třetího kola muselo být vytočeno nahoru, aby se sekundová ručička otočila jednou za minutu, sekundová ručička měla vlající pohyb.

V roce 1948 Zenith představil hodinky s přepracovaným ozubeným soukolím, kde bylo čtvrté kolo ve středu pohybu, a tak mohlo řídit středovou sekundovou ručku přímo. Minutové kolo, které bylo dříve ve středu pohybu, bylo přesunuto mimo střed a pohánělo minutovou ručičku nepřímo. Jakékoli třepetání způsobené nepřímým řazením je skryto relativně pomalým pohybem minutové ručičky. Tento redesign přinesl veškeré soukolí vlaku mezi desky a umožnil tenčí pohyb.

Sledujte klenoty

Ložisko šperku a vyvrcholení používané v čepu vyvažovacího kola
Obyčejné ložisko s „dírkovým šperkem“

Ložiska šperků vynalezli a zavedli do hodinek Nicolas Fatio (nebo Facio) de Duillier a Pierre a Jacob Debaufre kolem roku 1702, aby snížili tření. Široce se začaly používat až v polovině 19. století. Až do 20. století byli mleti z drobných kousků přírodních drahokamů. Hodinky měly často granát , křemen nebo dokonce skleněné klenoty; pouze hodinky nejvyšší kvality používaly safír nebo rubín . V roce 1902 byl vynalezen proces pěstování umělých safírových krystalů, díky němuž byly šperky mnohem levnější. Šperky v moderních hodinkách jsou syntetický safír nebo (obvykle) rubín, vyrobené z korundu (Al 2 O 3 ), jedné z nejtvrdších známých látek. Jediný rozdíl mezi safírem a rubínem je ten, že byly přidány různé nečistoty, které mění barvu; neexistuje žádný rozdíl v jejich vlastnostech ložiska. Výhodou použití šperků je, že jejich ultra tvrdý hladký povrch má nižší koeficient tření s kovem. Statický koeficient tření oceli-on-oceli je 0,58, zatímco u safír-on-oceli je 0,10 - 0,15.

Účely

Šperky slouží v hodinkách dvěma účelům. Za prvé, snížené tření může zvýšit přesnost. Tření v ložiscích soukolí a únik způsobuje mírné kolísání impulsů aplikovaných na vyvažovací kolo , což způsobuje kolísání rychlosti měření času. Nízké, předvídatelné tření povrchů šperků tyto variace snižuje. Za druhé, mohou prodloužit životnost ložisek. V neželezných ložiskách se čepy hodinek otáčejí v otvorech v deskách podporujících pohyb. Boční síla působící na hnací ozubené kolo způsobuje větší tlak a tření na jedné straně otvoru. U některých kol může rotující hřídel opotřebovávat otvor, dokud nebude mít oválný tvar, což nakonec způsobí zaseknutí ozubeného kola a zastaví hodinky.

Typy

V úniku jsou klenoty použity pro části, které fungují klouzavým třením:

  • Palety - Jedná se o šikmé obdélníkové povrchy na páce, které jsou tlačeny proti sobě zuby únikového kola. Jsou hlavním zdrojem tření v hodinovém strojku a byly jedním z prvních míst, na která byly aplikovány šperky.
  • Impulsní kolík - Středový kolík na disku na tyči váhy, který je tlačen vidlicí páky, aby se balanční kolo pohybovalo.

V ložiscích se používají dva různé typy:

  • Klenoty s dírami - Jedná se o kluzná ložiska ve tvaru koblihy sloužící k uchycení trnu (hřídele) většiny kol.
  • Vrhané kameny nebo čepičkové klenoty - Když je trn kola ve svislé poloze, rameno trnu se opírá o stranu klenotu otvoru, čímž se zvyšuje tření. To způsobí, že se rychlost hodinek změní, když jsou v různých polohách. Takže v ložiscích, kde je tření kritické, jako jsou čepy vyvažovacích kol, jsou na každém konci trnu přidány ploché čepičky. Když je trn ve svislé poloze, jeho zaoblený konec se opírá o povrch vyvrcholení a snižuje tření.

Kde se používají

Kde se v hodinkách používají šperky
7 hodinové pákové hodinky - mají tyto šperky:
  • 1 impulsní kolík
  • 2 palety
  • 2 vyvážená ložiska
  • 2 vyvýšeniny zaměstnanců
11 šperkových hodinek - dodává:
  • 2 páková ložiska
  • 2 ložiska únikových kol
15 hodinek - dodává:
  • 2 ložiska čtvrtého kola
  • 2 ložiska třetího kola
17 šperkových hodinek - dodává:
  • 2 středová ložiska kol
21 šperkových hodinek - dodává:
  • 2 pákové krycí kameny
  • 2 krycí kameny únikového kola
23 šperkových hodinek - dodává:
  • 2 valivá ložiska hnací pružiny
Samonatahovací hodinky přidávají 4 a více

v navíjecím mechanismu, celkem 25-27

Počet šperků používaných v hodinkových strojcích se za posledních 150 let zvýšil, protože šperky byly levnější a hodinky byly přesnější. Jedinými ložisky, která skutečně musí být v hodinkách ozdobena, jsou ložiska v rozjíždějícím se vlaku - soukolí, které přenáší sílu z hlavně hnacího válce na vyvažovací kolo - protože pouze ona je neustále poháněna hnacím ústrojím . Kola, která otáčí rukama ( pohybová práce ) a kalendářová kola, nejsou pod zatížením, zatímco ta, která navíjejí hlavní pružinu ( bezklíčová práce ), se používají velmi zřídka, takže se výrazně neopotřebovávají. Tření má největší účinek na kola, která se pohybují nejrychleji, takže nejvíce těží z klenotnictví. Prvním mechanismem, který byl v hodinkách ozdoben, byly otočné čepy vyvažovacích kol, po nichž následoval únik . Jak byla přidána další drahokamová ložiska, byla aplikována na pomaleji se pohybující kola a klenoty postupovaly vzhůru jedoucím vlakem směrem k sudu. 17 klenotnické hodinky mají každé ložisko od vyvažovacího kola až po středová ložiska otočené na drahokamy, takže byly považovány za hodinky s `` plně drahokamy ''. V kvalitních hodinkách, aby se minimalizovala chyba v poloze, byly do páky a únikových kol přidány krycí kameny, čímž vzniklo 21 šperků. Dokonce i hřídel hlavně trnu byl někdy drahokamy, takže celkem 23. Když byly v 50. letech představeny samonavíjecí hodinky, bylo ozdobeno několik kol v mechanismu automatického navíjení, což zvýšilo počet na 25–27.

„Inflace šperků“

Je pochybné, zda přidání šperků kromě výše uvedených je v hodinkách opravdu užitečné. Nezvyšuje to přesnost, protože jediná kola, která mají vliv na vyvažovací kolo, ta v jedoucím vlaku , jsou již drahokamy. Námořní chronometry , nejpřesnější přenosné časomíry, mají často jen 7 šperků. Ani klenutí přídavných ložisek kol nezvyšuje životnost pohybu; jak bylo uvedeno výše, většina ostatních kol není dostatečně opotřebena, aby je potřebovala.

Na počátku 20. století však byly strojkové hodinky standardizovány do té míry, že mezi jejich mechanismy byl kromě kvality zpracování malý rozdíl. Výrobci hodinek tedy udělali z počtu šperků, jedné z mála metrik odlišujících kvalitní hodinky, hlavní reklamní bod, který je na hodinkách výrazně vyobrazil. Spotřebitelé, sotva měli co dělat, se naučili dávat na zřetel více šperků s větší kvalitou hodinek. Ačkoli to původně bylo dobré měřítko kvality, dalo to výrobcům podnět ke zvýšení počtu drahokamů.

Kolem šedesátých let dosáhlo toto „šílenství“ nových výšin a výrobci vyráběli hodinky se 41, 53, 75 nebo dokonce 100 šperky. Většina těchto dalších šperků byla zcela nefunkční; nikdy se nedotkli pohybujících se částí a byly zahrnuty jen proto, aby zvýšily počet drahokamů. Například hodinky Waltham 100 se skládaly z obyčejného pohybu 17 šperků a kolem automatického navíjecího rotoru bylo připevněno 83 drobných kousků rubínu.

V roce 1974 vydala Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) ve spolupráci se švýcarskou organizací pro normalizaci hodinářského průmyslu Normes de l'Industrie Horlogère Suisse (NIHS) normu ISO 1112, která zakazovala výrobcům zahrnout takové nefunkční šperky do počtu šperků v roce reklamní a prodejní literatura. To zastavilo používání zcela nefunkčních klenotů. Někteří odborníci však tvrdí, že výrobci nadále zvyšují počet šperků svých hodinek „upjewelingem“; přidání funkčních drahokamových ložisek na kola, která je ve skutečnosti nepotřebují, využití mezer v ISO 1112. Uvedené příklady zahrnují přidání krycích kamenů do ložisek třetího a čtvrtého kola, ozdobná ložiska minutových kol a západky s automatickým navíjením rohatky . Pravděpodobně žádný z těchto dodatků nepřispívá k přesnosti nebo životnosti hodinek.

Světový čas

Některé jemné mechanické hodinky budou mít funkci světového času , což je městská luneta a hodinová luneta, která se bude otáčet podle relativního časového pásma měst.

Na rámečku města je obvykle 27 měst (což odpovídá 24 hlavním časovým pásmům), počínaje GMT/UTC :

Dějiny

Peter Henlein byl často popisován jako vynálezce prvních kapesních hodinek , „norimberského vejce“, v roce 1510, ale toto tvrzení se zdá být vynálezem 19. století a ve starších pramenech se neobjevuje.

Až do křemenné revoluce 70. let byly všechny hodinky mechanické. Počáteční hodinky byly strašně nepřesné; dobrý se může lišit až 15 minut za den. Moderní přesnosti (několik sekund denně) dosáhly všechny hodinky až v roce 1760, kdy John Harrison vytvořil své námořní chronometry . Industrializace výrobního procesu pohybu společností Waltham Watch Company v roce 1854 umožnila další přesnost; společnost získala zlatou medaili na výstavě Philadelphia Centennial Exhibition 1876 za kvalitu jejich výroby.

Mechanické hodinky jsou poháněny hnací pružinou . Moderní mechanické hodinky vyžadují v průměru řádově 1 mikrowatt . Protože hlavní pružina poskytuje nerovnoměrný zdroj energie (její krouticí moment se s odvíjením pružiny neustále snižuje), hodinky od počátku 16. století do počátku 19. století byly vybaveny řetězovou pojistkou, která sloužila k regulaci výkonu točivého momentu hlavní pružiny v celém jejím vinutí . Bohužel, pojistky byly velmi křehké, velmi snadno se zlomily a byly zdrojem mnoha problémů, zejména nepřesnosti měření času, kdy se řetěz pojistky uvolnil nebo ztratil svou rychlost po nedostatku údržby.

Jak byly vytvářeny nové druhy úniků, které sloužily k lepší izolaci hodinek od jejich časového zdroje, rovnovážného pruhu , hodinky mohly být stavěny bez pojistky a přitom byly přesné.

V 18. století byl původní krajní únik , který vyžadoval pojistku, postupně nahrazen lepšími francouzskými hodinkami s únikem z válce a v britských s duplexním únikem . Pak v 19. století byly oba nahrazeny pákovým únikem, který se od té doby používá téměř výhradně. Levnější verze páky, úchyt čepové páky , patentovaný v roce 1867 Georgesem Fredericem Roskopfem, se používal v levných hodinkách až do 70. let minulého století.

Vzhledem k tomu, že v sedmdesátých letech se ručně navíjené mechanické hodinky staly méně populární a méně oblíbené, hodinky a průmyslníci přišli s automatickými hodinkami . Zatímco mechanicky navinuté hodinky musí být navinuty přívěskem nebo pákovým nastavením, automatické hodinky nemusí být navinuty přívěskem; pouhé otáčení hodinek hodinky automaticky navine. Vnitřek automatických hodinek obsahuje otočný kovový nebo mosazný „talíř“, který se při horizontálním třepání hodin otáčí kolem své osy.

Viz také

Reference

externí odkazy