איזון זמן - אנו שמים עיניים על גלגל האיזון
בסיפור שלנו בגיליון האחרון בנושא מעיין האיזון - פשוטו כמשמעו לבו הפועם של השעון המכני - נראה כי מרכיב זה עושה את כל ההרמה הכבדה, עד כמה שעסק בעסקי המשרד האחורי של שמירת הזמן. כפי שיכול לומר לך כל שען שעוני - ומספר לא מבוטל של מנכ"לי מותגי השעונים - אין טעם לדבר על מעיין איזון חדש אם הוא לא מתייחס גם לגלגל האיזון, ואכן גם המנוף שמניע את המערכת. בסיפור זה, אנו מסתכלים בעיקר על גלגל האיזון עצמו, עם כמה פניות אל ההיסטוריה והפעולות של הימנעות סף, דטהנטה ושוויצרית. באשר למנוף או למזלג המזרן, הוא יצטרך לחכות לגיליון נוסף.
אנו מתחילים את הסיפור הזה בו האחרון הסתיים - בנימוק כי גלגלי איזון וקפיצי שיער צריכים לתפקד יחד. הדרך הטובה ביותר להבין זאת היא לחשוב על הקשר בין שעון היד המכני לשעון המטוטלת. כשם שהמטוטלת היא איבר המווסת של השעון, כך קפיץ האיזון והאיזון מבצעים את אותה פונקציה בשעון היד. זה אומר שהאביב והאיזון באיזון צריכים להיות בקירוב עם השפעות הכובד. הגיבור החוזר שלנו למבוא זה הוא לא אחר מאשר הפיזיקאי ההולנדי כריסטיאן הויגנס. אתה זוכר שהויגנס חלוץ את מעיין האיזון (שיכלל אותו בשנת 1675) ואת המטוטלת (של השעון הנ"ל).
-
- קליבר Patek Philippe 240 Q SI
-
- Patek Philippe מחקר מתקדם. 5550 מאכלס את הקליבר 240 Q SI
באופן מוזר, נראה כי גלגל האיזון היה קיים לפני זמן הויגנס - הויגנס עצמו עיצב את גלגל האיזון ומערכת הקפיצים שלו בסגנון הימלטות. אכן, הויגנס וחלוצים אחרים חיפשו אחר המרכיב הנכון ליצירת תנודה הרמונית, ואותו היצירה החסרה הייתה מעיין האיזון. כך ששאר בריחת הקצה - מערכת המנוף השוויצרית תופיע רק אחר כך - התקיימה לפני שנת 1675.
תנודה הרמונית, כרכוש פיזי, נחקרה תחילה על ידי גלילאו גליליי כשהוא גישש את תפקוד המטוטלות בחלק המוקדם מאוד של המאה ה -17. גלילאו היה זה שגילה איזוכרוניזם כמשהו מהותי להתנודדות המטוטלות. בעיקרון, תקופת הנדנדה של כל מטוטלת נתונה היא קבועה יחסית, לא משנה גודל הנדנדה. בעזרת זה ניתן להשיג שומר זמן יציב מכיוון שכל עוד המטוטלת ממשיכה להתנדנד, השעון ממשיך לתקתק באותה קצב. ברור ששעון שמתקתק בשיעורים שונים בהתאם לתנועת המטוטלת יהיה פחות מועיל.
גלילאו גליליי
המטוטלת מקבלת תכונה איזוכרונית זו מכוח המשיכה, מה שאומר שעונים המצוידים במטוטלות היו צריכים להיות יציבים ככל האפשר; תנועה משבשת את התנודדות המטוטלת ומכניסה שונות לא רצויה. הויגנס השלים את פרויקט שעון המטוטלת שהועלה בתחילה על ידי גלילאו. לפני הופעת שעון המטוטלת, שעונים מכניים השתמשו במרכיב אחר כדי לדמות איזוכרוניזם: הפוליוט. בהסתמך על כוחות האינרציה, זה היה סרגל אופקי (עם משקולות משני קצותיו) שהסתובב בדיוק באמצע. תנועת הנדנדה שהתקבלה, מונעת על ידי האנרגיה הקינטית של קפיץ מתפתל, סיפקה את קצב שמירת הזמן.
גלגל האיזון חותך ישירות למכלולי האיזון המכניים של ימינו, מסתובב בערך פעם וחצי בכיוון אחד, המהווה נדנדה אחת. זה בערך 270 ° לכל צד של מיקום שיווי המשקל המרכזי של גלגל האיזון. מחזור שלם הוא שניים מהנדנדות הללו, שמשמעותה שני פעימות. הנוקשות של מעיין האיזון ורגע האינרציה של הגלגל הם אלמנטים מרכזיים במשוואה שקובעת כמה שניות לוקח להשלמת מחזור אחד.
בשוב לנושא גלגל האיזון והפוליוט, לא ברור מתי גלגל האיזון החליף לגמרי את הפוליוט. בטוח שהחדרת המטוטלת ומעיין האיזון הכניסו את הליקויים של בריחת הקצה להקלה קשה. בריחים רבים ושונים התמודדו כדי להחליף אותו, כולל בריכות המעצר והצילינדר. בסופו של דבר, זה היה גם בריחת העיגון וגם בריחת המנוף שאטמו לבסוף את גורלו של בריחת הקצה של פעם.
היכן גלגל האיזון משתלב בסיפור הזה? ובכן, תיאור מלא מסופק בסעיף אודות הימנעות מנוף (מינוף) וכן את התמצית הקצרה; דר 'לעיל, אך קח רגע לקרוא את הקטע On the Verge מכיוון שהוא קובע את הבמה. נראה כי גלגל האיזון הוא הצורה הטובה ביותר לעבוד לצד קפיץ ספירלה או איזון מסורתי.
במתכונתו הנוכחית, לגלגלי האיזון מגוון הופעות, שניתן לפרק לשתי צורות עיקריות: חלק ולא חלק. כן, לא חלק הוא לא רהוט במיוחד, אבל אם צריך להיות מונח יותר נשמע טכני, זה יהיה מסה מתכווננת. אנו בוחרים להשתמש בצורה לא חלקה מכיוון שזה יכלול גלגלי איזון מוברגים, כשלעצמם לא תיאור מקסים במיוחד. הגרסה הלא חלקה של גלגל האיזון היא מסורתית, עם ברגים זעירים בשולי הגלגל. אין להתבלבל עם הג'ירומקס של פאטק פיליפ, המיקרוסטלה של רולקס, ושלל אפשרויות מבית Swatch Group (בעיקר מאומגה) שנראות ככוללות ברגים בשפה או בחלק הפנימי של השפה.
גלגל איזון Ulysse Nardin
באופן עקרוני, מערכות לא חלקות משתמשים במשקולות כדי להתאים את האינרציה של גלגל האיזון - עד כמה הברגים מהודקים לאיזון קובעת זאת בגרסאות האיזון הברגה. במערכת המסורתית, האיזון יותאם ידנית על ידי יצרני השעונים בתהליך המכונה מיתון, או איזון האיזון; עבור עיצובי האיזון החדשים יותר של מגוון המסה המתכווננת, אלה אופייניים למחשב לאחר חיבור הספירלות.
גלגל האיזון החלק עומד גם הוא במפעל, כאשר גם מחשבים מעורבים בתהליך זה. גלגל האיזון החלק נוטה להיות מסוג Glucydur (ראה סעיף Glucydur) בעוד שאיזונים חדשים עשויים להיות עשויים מסיליקון, עם משקולות בחומרים אחרים. דוגמאות לגלגלי שיווי משקל בהמצאה פראיים כוללים ניסויים של דה-בטון, אליזה נרדין ופאט פיליפ.
על סף
ההתפתחות הטכנית החשובה ביותר בתחום השעון והייצור של השעון, התפתחות בריחת הקצה במאה ה- 13 אפשרה ליצור שעונים כל-מכניים. כך תיאר דיוויד גלזגו את פעולות ההימלטות בספרו "Watch and Clock Making" משנת 1885 (התיאור כאן עבר על הפרשה ונערך למטה, במידת הצורך).
שעון הקתדרלה של סליסבורי מראה כיצד נראה שעון הקצה הראשון, באדיבות ויקיפדיה
בריחת הקצה מורכבת מגלגל בצורת כתר, עם שיניים בולטות בצורת שיני מסור; צירו מכוון אופקית. מוט אנכי, הקצה, ממוקם לפני גלגל הכתר, עם שני לוחות מתכת (משטחים) העוסקים בשיניים בצדדים מנוגדים של גלגל הכתר. המשטחים מכוונים עם זווית ביניהם כך שרק אחד תופס את השיניים בכל פעם. בסוף גלגל האיזון או המטוטלת מותקנים בסוף המוט.
נראה כי גלגל האיזון היה קיים לפני זמן היויגנס - הויגנס עצמו תכנן את גלגל האיזון ומערכת הקפיצים שלו בסגנון בריחת הקצה.
כאשר ההילוכים מעבירים את האנרגיה של קפיץ מפותל להתפתל לגלגל הכתר, אחת משיני גלגל הכתר דוחפת על מזרן, מסובבת את הקצה בכיוון אחד. במקביל, פעולה זו מסובבת את המזרן השני לנתיב השיניים בצד הנגדי של הגלגל, עד שהשן דוחפת את פני המזרן הראשון. ואז שן בצד הנגדי של הגלגל יוצרת קשר עם המזרן השני, מסובבת את הקצה אחורה לכיוון השני, והמחזור חוזר.
אז מה שהתחיל כשהסיבוב הלא מוסדר של גלגל הכתר הופך לתנודת הסף. זה מכניס את המטוטלת או האיזון / הפוליוט לתנועה. כל נדנדה של שיווי המשקל / הפוליוט או המטוטלת מאפשרת כך לעבור לשן אחת של גלגל המילוט, ובכך הופכת את תנועת העבודה לשעון באופן קבוע. רכבת הגלגלים של השעון מתקדמת בסכום קבוע, ומניעה את הידיים קדימה בקצב קבוע.
שעון המטוטלת השולי השני שנבנה על ידי כריסטיאן הויגנס, באדיבות ויקיפדיה
גלגל הכתר חייב להיות בעל מספר שיניים מוזר כדי שההימלטות יתפקדו. עם מספר שווה, שתי שיניים מנוגדות יגעו במשטחים בו זמנית, ויתקעו בבריחה.
עם כניסת המטוטלת, בריחת העוגן מספקת פעולה טבעית יותר לשעונים ולכן היא החלה להחליף את בריחת הקצה.
מינוף
פותח על ידי תומאס מודג ', בריחת המנוף היא, פשוטו כמשמעו, בריחה של שעון העיתונות המכני העכשווי. שוב אנו חבים לספר למידע של גלזגו יחד עם בית הספר לעיצוב שעונים של TimeZone. התיאור הקצר של איך הכל עובד להלן נגזר מאותם מקורות (בעיקר מאותם קטעים מאת וולט אודץ).
בהימלטת מנוף רגילה, המכונה גם בריחת מנוף שוויצרית, גלגל המילוט ומזלג המזרן ממלאים תפקידים מרכזיים (אין הכוונה למילה משחק). גלגל הבריחה מכוון לרכבת הגלגלים, ומספק דחף למזלג המזרן. מזלג המזרן מקבל את הדחף הזה ומעביר אותו לפיר גלגל האיזון ובכך מסובב את גלגל האיזון. קפיץ האיזון מחזיר את גלגל האיזון למקומו המרכזי הסטטי, ושולח דחף דרך הפיר למזלג המזרן, אשר מתקשר שוב עם גלגל המילוט.
-
- גלגל איזון וצאצולי שיער של איזוגרפיה TAG Heuer Autavia
-
- מזלג משטח ובריחה מקליבר Patek Philippe 240 Q SI
מה שהיה כוח לא מפוקח מהצאצאים מועבר אפוא לגלגל האיזון. גלגל האיזון מחזיר כוח מוסדר לרכבת הגלגלים, שמתקדמת בהמשך בכמות קבועה, ומעבירה את ידי הזמן בסכום קבוע.
כל תנועה קדימה ואחורה של גלגל האיזון מ וחזרה למקומו המרכזי תואמת את תנועת גלגל המילוט בשן אחת (המכונה פעימה). בריחה טיפוסית של מנוף שעון מכה 18,000 פעימות בשעה ומעלה, המכונה לעיתים גם רעידות לשעה. כל פעימה נותנת לגלגל האיזון דחף, כך שיש שני דחפים בכל מחזור (זהה להימלטות הגבול). למרות שהוא נעול במנוחה רוב הזמן, גלגל הבריחה מסתובב בדרך כלל במהירות 10 סל"ד או יותר.
מקורו של צליל "טיק טיק" נגרם על ידי מנגנון בריחה זה. כשגלגל האיזון מתנדנד קדימה ואחורה, נשמע הצליל המתקתק.
חומרים גלוקיידים ומחליפים
בעוד נראה כי מאזן הגלוקידור שולט, עם סגסוגת הבריליום, הנחושת והברזל, ישנם סוגים אחרים של גלגלי איזון. סרטי קטלוגי מכירות פומביות, האלטרנטיבה האופיינית ביותר היא גלגל האיזון של סגסוגת נחושת מזהב. באופן פונקציונלי, שני סוגי האיזונים מבצעים את אותו טריק, אך כמה פרטים נוספים נדרשים בכדי להבין מה קורה כאן.
הנושא המרכזי הוא שונות הטמפרטורה מכיוון שמאפייני המסה של האביב באיזון ישתנו ככל שהוא יתרחב או יתכווץ.ברור שזה ישפיע על קצב שמירת הזמן מכיוון שזה ישפיע על תנודות גלגל האיזון. למעשה, גלגל האיזון נתון גם לשונות תרמית. גם לסגסוגות זהב-נחושת וגם לסגסוגות גלוקידור יש מקדמי התפשטות לינאריים מעולים, בין +14 ל- +17 x 10-6 / ° K, וכך חומרים אלה ממשיכים למצוא חן בעיני חברות הפיתוח שעונים. אולם שום דבר אינו מושלם, וכאשר הסגסוגות הללו מתרחבות, הבריחה כבר לא תהיה איזוכרונית.
הניסיון האחרון להתמודד עם סוגיה זו היה מתנד זניט דפי, שהוא גם חידוש ההימלטות הקיצוני ביותר מאז ימיו של הייגנס. זה למעשה משלב את מזלג המזרן, את גלגל האיזון ואת קוצי השיער למבנה סיליקון אחד. חומר שאינו מתכתי, סיליקון מטופל באופן שונה כדי להתמודד עם שונות תרמית, בדרך כלל באמצעות תחמוצת סיליקון, למשל. במקרה של מערכת זניט זו, היא אינה כה ישרה קדימה מכיוון שכל מרכיבי הבריחה הם בחלק אחד.
אנו נבחן יותר לעומק את המערכת הזו, יחד עם מתנד ג'נקוונד (Parmigiani Fleurier), בריחת העוגן Ulysse Nardin, וההימלטות של הכוח הקבוע של Girard-Perreguax בגיליונותינו בשנת 2020.
