Masa Imbang - Kami Menampakkan Mata Kita di Roda Keseimbangan

Dalam kisah kami isu terakhir pada musim salji - secara harfiah jantung berdegup menonton mekanikal - ia mungkin kelihatan seperti komponen ini melakukan semua mengangkat berat, sejauh perniagaan belakang pejabat timekeeping pergi. Seperti mana pun pembuat jam akan memberitahu anda walaupun - dan juga beberapa CEO jenama jam tangan juga - tidak ada gunanya membincangkan musim salji yang baru jika seseorang juga tidak menangani roda keseimbangan, dan sememangnya tuas yang menggagalkan sistem. Dalam kisah ini, kita akan mencari sebahagian besarnya di roda keseimbangan itu sendiri, dengan beberapa penempaan ke dalam sejarah dan kerja-kerja ambang, détente dan tuas Swiss. Bagi garpu tuil atau pallet, ia perlu menunggu satu lagi isu.

Kami memulakan cerita ini di mana yang terakhir berakhir - pada catatan bahawa keseimbangan roda dan bulu mata perlu berfungsi bersama-sama. Cara terbaik untuk memahami ini ialah memikirkan hubungan antara jam tangan mekanikal dan jam pendulum. Sama seperti pendulum adalah organ mengawal jam, keseimbangan dan keseimbangan musim bunga melakukan fungsi yang sama di jam tangan. Ini bermakna musim bunga baki dan kira-kira perlu menghampiri kesan graviti. Protagonis yang kembali untuk pengenalan ini tidak lain adalah ahli fizik Belanda, Christiaan Huygens. Anda akan ingat bahawa Huygens mempelopori musim salji (menyempurnakannya pada 1675) dan pendulum (jam yang disebutkan di atas).

Patek Philippe berkaliber 240 Q SI

Patek Philippe Advanced Research Ref. 5550 rumah berkaliber 240 Q SI

Anehnya, roda keseimbangan nampaknya telah wujud sebelum masa Huygens - Huygens sendiri merancang sistem keseimbangan roda dan musim bunga di gaya lompatnya. Malah, Huygens dan perintis lain telah mencari komponen yang tepat untuk menghasilkan ayunan harmonik, dan bahagian yang hilang itu adalah musim salji. Jadi selebihnya pelepasan ambang - sistem tuil Swiss hanya akan muncul kemudian - ada sebelum 1675.

Osilasi harmonik, sebagai harta fizikal, telah dieksplorasi terlebih dahulu oleh Galileo Galilei ketika ia menyiasat fungsi pendulums pada awal abad ke-17. Ia adalah Galileo yang menemui isokronisme sebagai sesuatu yang intrinsik kepada pendulum. Pada asasnya, tempoh ayunan mana-mana bandul yang diberikan agak konsisten, tidak kira saiz ayunan. Dengan ini, seseorang boleh mendapatkan penjaga masa yang stabil kerana selagi pendulum terus berayun, jam terus berdetik pada kadar yang sama. Jelas sekali, jam yang ditandakan pada kadar yang berbeza bergantung pada ayunan pendulum akan kurang berguna.

Galileo Galilei

Pendulum mendapat harta ini bersifat graviti dari graviti, yang bermaksud bahawa jam yang dilengkapi dengan pendulums harus stabil seperti mungkin; gerakan mengganggu swing pendulum, memperkenalkan variasi yang tidak diingini. Huygens menyiapkan projek jam pendulum yang awalnya dimulakan oleh Galileo. Sebelum kedatangan jam pendulum, jam mekanikal menggunakan komponen lain untuk mensimulasikan isokronisme: foliot. Bergantung pada daya inersia, ini adalah bar mendatar (dengan berat pada kedua ujungnya) berputar tepat di tengah. Gerak goyang yang terhasil, didorong oleh tenaga kinetik spring pegangan, membekalkan kadar pengawasan masa.

Memotong terus ke perhimpunan imbangan mekanikal masa kini, roda keseimbangan berputar kira-kira satu setengah kali dalam satu arah, yang membentuk satu ayunan. Ini adalah kira-kira 270 ° untuk setiap bahagian kedudukan keseimbangan pusat roda keseimbangan. Kitaran lengkap adalah dua perubahan ini, yang bermaksud dua rentak. Kekakuan spring keseimbangan dan momen inersia roda adalah unsur utama dalam persamaan yang menentukan berapa saat yang diperlukan untuk menyelesaikan satu kitaran.

Kembali ke subjek roda keseimbangan dan foliot, tidak jelas apabila roda keseimbangan sepenuhnya menggantikan foliot. Sudah pasti bahawa pengenalan pendulum dan musim salji meletakkan kekurangan pelepasan ambang ke pelepasan keras. Pelbagai pelarian yang berlainan telah bersaing untuk menggantikannya, termasuk penahanan dan silinder. Akhirnya, kedua-duanya adalah pelarian utama dan pelarian tuas yang akhirnya menyekat nasib pelarian lawan yang dominan sekali.

Di mana roda keseimbangan sesuai dengan kisah ini? Nah, keterangan lengkap disediakan di bahagian pelonggaran tuas (Leverage) serta ringkasnya di atas, tetapi mengambil sedikit masa untuk membaca Segmen segmen Verge kerana ia menetapkan peringkat. Gelang keseimbangan kelihatannya merupakan bentuk terbaik untuk bekerja bersamaan dengan spring spiral atau keseimbangan tradisional.

Dalam bentuk semasa, roda imbangan mempunyai pelbagai penampilan, yang boleh dibahagikan kepada dua bentuk utama: licin dan tidak licin. Ya, tidak halus tidak begitu fasih tetapi jika seseorang mesti mempunyai istilah yang lebih teknikal, maka itu akan menjadi jisim laras. Kami memilih untuk menggunakan tidak lancar kerana ini termasuk roda imbangan yang diskrukan, bukannya gambaran yang sangat menarik. Versi yang tidak lancar roda keseimbangan ini adalah tradisional, dengan skru kecil di rim roda. Ini tidak boleh dikelirukan dengan Gyromax oleh Patek Philippe, Microstella oleh Rolex, dan pelbagai pilihan dari Swatch Group (terutamanya dari Omega) yang kelihatan termasuk skru di rim atau di bahagian dalam rim.

Roda baki Ulysse Nardin

Pada prinsipnya, sistem tidak licin menggunakan berat untuk menyesuaikan inersia roda keseimbangan - sejauh mana skru diikat ke baki menentukan ini dalam versi baki yang diskru. Dalam sistem tradisional, keseimbangan akan dilaraskan tangan oleh pembuat jam dalam proses yang dikenali sebagai menaikkan baki, atau mengimbangi baki; untuk reka bentuk keseimbangan yang lebih baru dari pelbagai jisim boleh laras, ini adalah tipikal yang disediakan oleh komputer apabila spiral telah dipasang.

Roda keseimbangan yang lancar juga siap di kilang, dengan komputer yang kini terlibat dalam proses ini. Roda keseimbangan yang lancar cenderung kepada pelbagai Glucydur (lihat bahagian Glucydur) manakala baki baru boleh dibuat daripada silikon, dengan berat bahan lain. Contoh roda keseimbangan yang dicipta secara liar termasuk eksperimen dari DeBethune, Ulysse Nardin, dan Patek Philippe.

DIBERI

Perkembangan teknikal yang paling penting dalam pengawasan dan pembuatan jam, perkembangan pelepasan ambang pada abad ke-13 membolehkan pembuatan jam semua mekanik. Inilah cara David menggambarkan kerja-kerja melarikan diri di dalam buku 1885 Buku Watch dan Pembuatan Jamnya (penerangan di sini telah difrustrasi dan diedit ke bawah, di mana perlu).

Jam katedral Salisbury memperlihatkan apa yang kelihatan jam pertama, dengan ihsan Wikipedia

Lompatan lekuk terdiri dari roda berbentuk mahkota, dengan gigi berbentuk gergaji gergaji; paksinya berorientasikan secara mendatar. Batang tegak, ambang, diletakkan di hadapan roda mahkota, dengan dua plat besi (palet) yang melibatkan gigi pada sisi yang bertentangan dengan roda mahkota. Palet berorientasikan dengan sudut di antara mereka sehingga hanya satu menangkap gigi pada satu masa. Sama ada roda keseimbangan atau bandul dipasang di hujung batang ambang.

Gelang keseimbangan nampaknya telah wujud sebelum masa Huygens - Huygens sendiri merancang sistem keseimbangan roda dan musim bunga di gaya lompat

Memandangkan gear menyalurkan tenaga spring bergilir-gilir berselang-seling ke roda mahkota, salah satu gigi roda mahkota menolak pada palet, berputar di satu arah. Pada masa yang sama, tindakan ini memutarkan pallet kedua ke jalan gigi di seberang roda, sehingga gigi menolak melepasi pallet pertama. Kemudian gigi di bahagian belakang roda menyentuh palet kedua, berputar ke belakang arah yang lain, dan kitaran berulang.

Jadi, apa yang bermula sebagai berputar roda roda mahkota yang tidak dikawal selaras berubah menjadi ayunan ambang. Ini meletakkan pendulum atau keseimbangan / foliot menjadi gerakan. Setiap ayunan keseimbangan / foliot atau pendulum itu membolehkan satu gigi roda melarikan diri lulus, dengan itu menjadikan gerakan kerja jam tetap. Keretapi roda masa pendahuluan oleh jumlah tetap, bergerak tangan ke hadapan pada kadar yang tetap.

Jam pendulum verge kedua yang dibina oleh Christiaan Huygens, ihsan Wikipedia

Roda mahkota mesti mempunyai bilangan gigi yang ganjil untuk melarikan diri. Dengan bilangan yang sama, dua gigi lawan akan menghubungi palet pada masa yang sama, menjejaskan pelarian.

Dengan kemunculan bandul, pelarian jangkar menyediakan tindakan yang lebih asli untuk jam dan oleh itu ia mula menggantikan pelepasan ambang.

LEVERAGE

Dibangunkan oleh Thomas Mudge, pelarian tuas itu, secara literal, melarikan diri dari wrtistwatch mekanik kontemporari. Sekali lagi, kami berhutang budi kepada buku Glasgow untuk mendapatkan maklumat, bersama dengan sekolah watchmaking TimeZone. Penerangan ringkas tentang bagaimana semua kerja di bawah ini telah diperolehi daripada sumber tersebut (kebanyakannya bahagian-bahagian oleh Walt Odets).

Dalam pelupusan tuas biasa, juga dikenali sebagai peluru tuas Switzerland, roda melarikan diri dan garpu palet memainkan peranan penting (tiada pun yang dimaksudkan). Roda melarikan diri diarahkan ke keretapi roda, memberikan impuls kepada garpu palet. Menerima dorongan ini, garpu palet menyampaikannya ke balai roda keseimbangan, dengan itu menjadikan roda keseimbangan. Keseimbangan spring mengembalikan roda keseimbangan ke kedudukan pusat statiknya, menghantar impuls melalui batang ke garpu palet, yang kemudian berinteraksi dengan roda pelarian.

Baki keseimbangan dan pendirian rambut TAG Heuer Autavia Isograph

Pallet fork dan melarikan diri dari kaliber Patek Philippe 240 Q SI

Apa kuasa yang tidak dikawal dari pokok utama itu diserahkan kepada roda keseimbangan. Baki keseimbangan mengembalikan kuasa terkawal ke kereta roda, yang seterusnya memajukan dengan jumlah tetap, dan menggerakkan tangan dengan jumlah tetap.

Setiap gerakan bolak roda belakang dari dan belakang ke kedudukan tengahnya sepadan dengan pergerakan roda melarikan diri dengan satu gigi (dipanggil beat). Tali jam tangan biasa mengatasi ketegangan pada 18,000 atau lebih ketukan setiap jam, kadang-kadang juga dipanggil getaran setiap jam. Setiap pukulan memberikan roda keseimbangan dorongan, jadi terdapat dua impuls setiap kitaran (sama seperti pelepasan ambang). Walaupun terkunci pada waktu yang paling hampir, roda pelarian berputar biasanya pada purata 10 rpm atau lebih.

Asal bunyi "tol tick" disebabkan oleh mekanisme pelarian ini. Apabila roda keseimbangan menghala ke belakang, bunyi berdetik terdengar.

GLUCYDUR DAN BAHAN ALTERNATIF

Walaupun keseimbangan Glucydur kelihatan menguasai, dengan aloi berilium, tembaga dan besi, terdapat jenis lain roda keseimbangan. Mengimbas katalog lelongan, alternatif paling tipikal ialah roda keseimbangan aloi tembaga emas. Secara fungsional, kedua-dua jenis baki melakukan silap mata yang sama, tetapi beberapa butiran tambahan diperlukan untuk memahami apa yang sedang berlaku di sini.

Isu utama adalah variasi suhu kerana sifat-sifat massa keseimbangan musim bunga akan berubah ketika ia mengembang atau kontrak.Jelas sekali, ini akan menjejaskan kadar pengawasan kerana ia akan memberi kesan kepada ayunan roda keseimbangan. Malah, roda keseimbangan juga tertakluk kepada perubahan haba. Kedua-dua aloi tembaga dan aloi Glukydur mempunyai pekali pengembangan linier yang sangat baik, antara +14 dan +17 x 10-6 / ° K, dan dengan itu bahan-bahan ini terus mendapat sokongan hari ini dengan firma pembuat jam. Walau bagaimanapun, tiada apa yang sempurna, dan apabila aloi ini berkembang, pelarian itu tidak lagi menjadi isokron.

Percubaan yang paling baru-baru ini untuk menangani isu ini ialah Zenith Defy Oscillator, yang juga merupakan inovasi yang paling radikal sejak zaman Huygens. Ia sebenarnya menggabungkan garpu palet, roda keseimbangan dan pembungaan menjadi satu struktur silikon. Bahan non-logam, silikon dirawat secara berbeza untuk mengendalikan variasi haba, biasanya menggunakan oksida silikon, sebagai contoh. Dalam kes sistem Zenith ini, ia tidak begitu lurus ke hadapan kerana semua unsur pelarian berada dalam satu bahagian.

Kami akan mencari lebih mendalam di sistem ini, bersama dengan pengayun Genequand (Parmigiani Fleurier), Pelarian Anchor Ulysse Nardin, dan Escalement Angkatan Tentera Girard-Perreguax dalam isu kami pada tahun 2020.