موازنة الوقت - نلقي أعيننا على عجلة التوازن
في العدد الأخير من قصتنا حول الربيع المتوازن - حرفيا القلب النابض للساعة الميكانيكية - قد يبدو أن هذا المكون يقوم بكل الرفع الثقيل ، فيما يتعلق بأعمال المكتب الخلفي لضبط الوقت. كما سيخبرك أي صانع ساعات رغم ذلك - وعددًا جيدًا من الرؤساء التنفيذيين لعلامة تجارية للساعات - ليس هناك جدوى من التحدث عن ربيع توازن جديد إذا لم يتعامل المرء أيضًا مع عجلة التوازن ، بل والرافعة التي تدفع النظام. في هذه القصة ، سننظر في الغالب إلى عجلة التوازن نفسها ، مع بعض الغزوات في تاريخ وأعمال الهروب من الحافة والوفاق والرافعة السويسرية. أما بالنسبة للرافعة أو شوكة البليت ، فيجب أن تنتظر مشكلة أخرى.
نبدأ هذه القصة حيث انتهى الأخير - على ملاحظة أن عجلات التوازن ونوابض الشعر تحتاج إلى العمل معًا. أفضل طريقة لفهم ذلك هي التفكير في العلاقة بين ساعة اليد الميكانيكية وساعة البندول. تمامًا مثل البندول هو الجهاز المنظم للساعة ، يؤدي الميزان وزنبرك التوازن نفس الوظيفة في ساعة اليد. وهذا يعني أن التوازن والتوازن الربيعي يجب أن يقترب من آثار الجاذبية. بطل الرواية العائد لدينا لهذه المقدمة ليس سوى الفيزيائي الهولندي Christiaan Huygens. سوف تتذكر أن Huygens كانت رائدة في ربيع التوازن (اتقانه في 1675) والبندول (من الساعة المذكورة أعلاه).
-
- عيار Patek Philippe 240 Q SI
-
- مرجع Patek Philippe للأبحاث المتقدمة. يضم 5550 عيار 240 Q SI
الغريب ، يبدو أن عجلة التوازن كانت موجودة قبل وقت Huygens - صمم Huygens نفسه عجلة التوازن ونظام الربيع في أسلوب الهروب الحاشية. في الواقع ، كان Huygens وغيرهم من الرواد يبحثون عن المكون الصحيح لخلق التذبذب التوافقي ، وكانت هذه القطعة المفقودة هي ربيع التوازن. لذا فإن ما تبقى من هروب الحافة - نظام الرافعة السويسري لن يظهر إلا في وقت لاحق - كان موجودًا قبل عام 1675.
تم استكشاف التذبذب التوافقي ، كخاصية مادية ، أولاً من قبل جاليليو جاليلي وهو يتفحص وظيفة البندولات في أوائل القرن السابع عشر. كان جاليليو هو الذي اكتشف التماثل الزمني باعتباره شيئًا جوهريًا في تأرجح البندولات. في الأساس ، تكون فترة التأرجح لأي بندول معين متسقة نسبيًا ، بغض النظر عن حجم التأرجح. مع هذا ، يمكن للمرء الحصول على جهاز ضبط الوقت مستقرًا لأنه طالما ظل البندول يتأرجح ، فإن الساعة تستمر في التحرك بنفس المعدل. من الواضح أن الساعة التي تدق بمعدلات مختلفة اعتمادًا على تأرجح البندول ستكون أقل فائدة.
جاليليو جاليلي
يحصل البندول على هذه الخاصية المتزامنة من الجاذبية ، مما يعني أن الساعات المجهزة بالبندول يجب أن تكون مستقرة قدر الإمكان ؛ الحركة تعطل تأرجح البندول ، وإدخال اختلاف غير مرغوب فيه. أكمل Huygens مشروع ساعة البندول الذي تم تنفيذه في البداية بواسطة Galileo. قبل مجيء ساعة البندول ، استخدمت الساعات الميكانيكية مكونًا آخر لمحاكاة التساوي الزمني: الأوراق. بالاعتماد على قوى القصور الذاتي ، كان هذا شريطًا أفقيًا (مع أوزان على كلا الطرفين) محوريًا تمامًا في المنتصف. زودت الحركة المتأرجحة الناتجة ، مدفوعة بالطاقة الحركية لنابض حلزوني ، معدل ضبط الوقت.
عند القطع مباشرة إلى مجموعات التوازن الميكانيكية الحالية ، تدور عجلة التوازن مرة ونصف تقريبًا في اتجاه واحد ، مما يشكل تأرجحًا واحدًا. هذا هو حوالي 270 درجة لكل جانب من وضع التوازن المركزي لعجلة التوازن. الدورة الكاملة هي اثنتان من هذه التأرجحات ، مما يعني دقيقتين. تعد صلابة نابض التوازن ولحظة القصور الذاتي للعجلة عناصر رئيسية في المعادلة التي تحدد عدد الثواني التي تستغرقها لإكمال دورة واحدة.
وبالعودة إلى موضوع عجلة التوازن والأوراق ، فإنه من غير الواضح متى استبدلت عجلة التوازن الأوراق بالكامل. من المؤكد أن إدخال البندول والربيع المتوازن يضعان أوجه القصور في هروب الحافة في راحة شديدة. تنافس العديد من عمليات الهروب المختلفة لتحل محلها ، بما في ذلك الهروب الحاجز والأسطوانة. في النهاية ، كان كل من هروب المرساة ورافعة الرافعة هو الذي أختم مصير هروب الحافة الذي كان مهيمناً في السابق.
أين تتناسب عجلة التوازن مع هذه القصة؟ حسنًا ، يتم توفير وصف كامل في القسم الخاص برافعات الرافعة (الرافعة المالية) بالإضافة إلى الموجزة ، ولكن عليك تخصيص بعض الوقت لقراءة المقطع On the Verge لأنه يمهد الطريق. يبدو أن عجلة التوازن هي أفضل شكل للعمل جنبًا إلى جنب مع اللولب التقليدي أو نابض التوازن.
في شكلها الحالي ، تحتوي عجلات التوازن على مجموعة متنوعة من المظاهر ، والتي يمكن تقسيمها إلى شكلين رئيسيين: سلس وغير سلس. نعم ، ليس السلس ليس بليغًا بشكل خاص ، ولكن إذا كان يجب على المرء أن يكون له مصطلح تقني أكثر ، فسيكون كتلة قابلة للتعديل. نختار استخدام غير سلس لأن هذا سيشمل عجلات التوازن الملولبة ، وهي ليست وصفة ساحرة بشكل خاص. النسخة غير الملساء من عجلة التوازن تقليدية ، مع مسامير صغيرة على حافة العجلة. هذا لا يجب الخلط بينه وبين Gyromax بواسطة Patek Philippe و Microstella من Rolex ومجموعة متنوعة من الخيارات من Swatch Group (بشكل رئيسي من Omega) والتي يبدو أنها تتضمن مسامير على الحافة أو داخل الحافة.
عجلة التوازن Ulysse Nardin
من حيث المبدأ ، تستخدم الأنظمة غير الملساء الأوزان لضبط القصور الذاتي لعجلة التوازن - يحدد مدى تثبيت المسامير في الميزان هذا في إصدارات الميزان الملولبة. في النظام التقليدي ، سيتم تعديل التوازن يدويًا من قبل صانعي الساعات في عملية تعرف بتوازن التوازن ، أو موازنة التوازن ؛ لتصميمات التوازن الأحدث لمجموعة متنوعة قابلة للضبط ، يتم إعدادها بشكل نموذجي بواسطة الكمبيوتر بمجرد إرفاق اللوالب.
عجلة التوازن السلسة تستعد أيضًا في المصنع ، حيث تشارك أجهزة الكمبيوتر الآن في هذه العملية أيضًا. تميل عجلة التوازن السلسة إلى أن تكون من مجموعة Glucydur (انظر قسم Glucydur) في حين أن الأرصدة الجديدة قد تكون مصنوعة من السيليكون ، مع أوزان في مواد أخرى. تتضمن أمثلة عجلات التوازن المبتكرة بشكل كبير تجارب من DeBethune و Ulysse Nardin و Patek Philippe.
على وشك
أهم تطور تقني في صناعة الساعات وصناعة الساعات ، سمح تطور حافة الحافة في القرن الثالث عشر بصنع ساعات ميكانيكية بالكامل. هنا كيف وصف ديفيد غلاسكو أعمال الهروب الحاشية في كتابه 1885 Watch and Clock Making (تم إعادة صياغة الوصف هنا وتعديله ، عند الضرورة).
تظهر ساعة سالزبوري الكاتدرائية كيف بدت ساعة الحافة الأولى من باب المجاملة ويكيبيديا
يتكون حافة السقف من عجلة على شكل تاج ، مع أسنان بارزة على شكل سن المنشار. محوره موجه أفقيا. يتم وضع قضيب رأسي ، على الحافة ، أمام عجلة التاج ، مع لوحين معدنيين (منصات) التي تشرك الأسنان في الجوانب المقابلة لعجلة التاج. يتم توجيه المنصات بزاوية بينهما بحيث تلتقط واحدة فقط الأسنان في كل مرة. يتم تثبيت إما عجلة التوازن أو البندول في نهاية قضيب الحافة.
يبدو أن عجلة التوازن كانت موجودة قبل وقت Huygens - صمم Huygens نفسه عجلة التوازن ونظام الربيع في أسلوب الهروب الحاشية
أثناء نقل التروس طاقة الزنبرك الملفوف إلى عجلة التاج ، تدفع إحدى أسنان عجلة التاج على منصة نقالة ، وتدور الحافة في اتجاه واحد. في الوقت نفسه ، يدور هذا الإجراء البليت الثاني في مسار الأسنان على الجانب الآخر من العجلة ، حتى يدفع السن بعد البليت الأول. ثم يتصل السن الموجود على الجانب الآخر من العجلة بالبليت الثاني ، ويدور الحافة في الاتجاه الآخر ، وتكرر الدورة.
لذا ، ما بدأ كالتدوير غير المنظم لعجلة التاج يتم تحويله إلى تذبذب الحافة. يؤدي ذلك إلى وضع البندول أو التوازن / الأوراق في الحركة. وبالتالي ، فإن كل تأرجح للتوازن / الأوراق أو البندول يسمح بمرور سن واحد من عجلة الهروب ، مما يجعل حركة الساعة منتظمة. يتقدم قطار العجلات على مدار الساعة بمقدار ثابت ، مما يحرك العقارب للأمام بمعدل ثابت.
الساعة البندول الحافة الثانية التي بناها كريستيان هيجنز ، بإذن من ويكيبيديا
يجب أن تحتوي عجلة التاج على عدد فردي من الأسنان حتى يعمل المنصة. برقم زوجي ، ستتصل أسنانان متعارضتان بالمنصات في نفس الوقت ، مما يؤدي إلى تشويش المنصة.
مع ظهور البندول ، يوفر ارتساء المرساة إجراءًا طبيعيًا أكثر للساعات ، لذلك بدأ في استبدال هروب الحافة.
تأثير ايجابي
من خلال تطوير توماس مودج ، فإن ذراع الرافعة هو حرفيا هروب ساعة اليد الميكانيكية المعاصرة. مرة أخرى ، نحن مدينون لكتاب غلاسكو للمعلومات ، إلى جانب مدرسة صناعة الساعات في TimeZone. لقد تم اشتقاق الوصف الموجز لكيفية عمل جميع العناصر أدناه من تلك المصادر (معظمها تلك الأقسام بواسطة Walt Odets).
في ذراع الرافعة القياسي ، المعروف أيضًا باسم ذراع الرافعة السويسري ، تلعب عجلة الهروب وشوكة البليت أدوارًا محورية (لا يقصد التورية). يتم توجيه عجلة الهروب إلى قطار العجلة ، مما يعطي دفعة إلى شوكة البليت. عند استلام هذه الدفعة ، تقوم شوكة البليت بتوصيلها إلى عمود عجلة التوازن ، وبالتالي تدوير عجلة التوازن. يعيد نابض التوازن عجلة التوازن إلى موقعها المركزي الثابت ، ويرسل دفعة عبر العمود إلى شوكة البليت ، والتي تتفاعل بعد ذلك مرة أخرى مع عجلة الهروب.
-
- عجلة التوازن ونابض الشعر من TAG Heuer Autavia Isograph
-
- شوكة البليت والهروب من عيار Patek Philippe 240 Q SI
وبالتالي ، فإن ما كان قوة غير منظمة من النابض الرئيسي يتم تسليمه إلى عجلة التوازن. تقوم عجلة التوازن بإرجاع الطاقة الخاضعة للتنظيم إلى مجموعة العجلات ، والتي تتقدم لاحقًا بمقدار ثابت ، وتحرك عقارب الوقت بمقدار ثابت.
كل حركة ذهابًا وإيابًا لعجلة التوازن من وإلى الخلف إلى مركزها تقابل حركة عجلة الهروب بواسطة سن واحدة (تسمى الضرب). ينبض ذراع ذراع الساعة النموذجي بمعدل 18000 نبضة أو أكثر في الساعة ، ويطلق عليه أحيانًا اهتزازات في الساعة. كل نبضة تعطي عجلة التوازن دفعة ، لذلك هناك نبضان في كل دورة (نفس هروب الحافة). على الرغم من كونها مقفلة في معظم الوقت ، إلا أن عجلة الهروب تدور عادة بمعدل 10 دورة في الدقيقة أو أكثر.
يرجع أصل صوت "توك توك" إلى آلية الهروب هذه. مع اهتزاز عجلة التوازن ذهابًا وإيابًا ، يتم سماع صوت التجزئة.
مواد الجلوكسيور والبديل
في حين يبدو أن توازن Glucydur يهيمن ، مع سبيكة البريليوم والنحاس والحديد ، هناك أنواع أخرى من عجلات التوازن. مسح كتالوجات المزاد ، والبديل الأكثر نموذجية هو عجلة التوازن سبائك الذهب والنحاس. من الناحية الوظيفية ، يؤدي كلا النوعين من الموازين نفس الخدعة ، ولكن بعض التفاصيل الإضافية مطلوبة لفهم ما يحدث هنا.
القضية المركزية هي اختلاف درجات الحرارة لأن خصائص الكتلة النابضية للتوازن ستتغير مع توسعها أو انكماشها.من الواضح أن هذا سيؤثر على معدل ضبط الوقت لأنه سيؤثر على تذبذبات عجلة التوازن. في الواقع ، تخضع عجلة التوازن للتغير الحراري. تتمتع كل من سبائك الذهب والنحاس و Glucydur بمعامل توسع خطي ممتاز ، بين +14 و +17 × 10-6 / ° ك ، وبالتالي تستمر هذه المواد في الحصول على استحسان اليوم مع شركات صناعة الساعات. ومع ذلك ، لا يوجد شيء مثالي ، وعندما تتوسع هذه السبائك ، لن يكون الهروب متزامنًا.
أحدث محاولة لمعالجة هذه المشكلة كانت Zenith Defy Oscillator ، وهو أيضًا ابتكار الهروب الأكثر جذرية منذ عهد Huygens. فهو في الواقع يجمع بين شوكة البليت وعجلة التوازن ونابض الشعر في هيكل واحد من السيليكون. السليكون ، مادة غير معدنية ، يعامل بشكل مختلف للتعامل مع الاختلاف الحراري ، عادة باستخدام أكسيد السيليكون ، على سبيل المثال. في حالة نظام Zenith هذا ، فإنه ليس مستقيماً إلى الأمام حيث أن جميع عناصر الهروب في قطعة واحدة.
سنبحث بتعمق أكبر في هذا النظام ، جنبًا إلى جنب مع مذبذب Genequand (Parmigiani Fleurier) ، و Ulysse Nardin Anchor Escapement ، و Girard-Perreguax Constant Force Escapement في قضايانا في عام 2020.
