Waktu Penyeimbang - Kami Mengarahkan Mata Kami ke Roda Saldo

Dalam cerita kami edisi terakhir pada keseimbangan musim semi - secara harfiah jantung detak jam tangan mekanik - mungkin tampak seperti komponen ini melakukan semua pekerjaan berat, sejauh bisnis back-office berjalan. Seperti yang akan dikatakan oleh pembuat jam mana pun - dan sejumlah CEO merek arloji yang baik - ada sedikit gunanya membicarakan musim semi keseimbangan baru jika orang tidak juga menyapa roda keseimbangan, dan memang tuas yang mendorong sistem. Dalam cerita ini, kita akan melihat sebagian besar pada roda keseimbangan itu sendiri, dengan beberapa perintisan ke dalam sejarah dan cara kerja pelarian tepi, détente dan tuas Swiss. Sedangkan untuk tuas atau garpu palet, ia harus menunggu masalah lain.

Kita memulai cerita ini di mana yang terakhir berakhir - dengan catatan bahwa roda keseimbangan dan pegas rambut harus berfungsi bersama. Cara terbaik untuk memahami ini adalah dengan memikirkan hubungan antara jam tangan mekanik dan jam pendulum. Sama seperti pendulum adalah organ pengatur jam, keseimbangan dan pegas keseimbangan melakukan fungsi yang sama di arloji. Itu berarti keseimbangan dan keseimbangan pegas harus mendekati efek gravitasi. Protagonis kami yang kembali untuk perkenalan ini tidak lain adalah fisikawan Belanda Christiaan Huygens. Anda akan ingat bahwa Huygens memelopori keseimbangan musim semi (menyempurnakannya pada tahun 1675) dan pendulum (dari jam yang disebutkan di atas).

Patek Philippe kaliber 240 Q SI

Patek Philippe Advanced Research Ref. 5550 menampung kaliber 240 Q SI

Anehnya, roda keseimbangan tampaknya sudah ada sebelum waktu Huygens - Huygens sendiri merancang roda keseimbangan dan sistem pegas dalam gaya pelarian di ambang. Memang, Huygens dan perintis lainnya telah mencari komponen yang tepat untuk menciptakan osilasi harmonis, dan bagian yang hilang itu adalah keseimbangan musim semi. Jadi sisa pelarian ambang - sistem tuas Swiss hanya akan muncul kemudian - ada sebelum 1675.

Osilasi harmonik, sebagai properti fisik, pertama-tama dieksplorasi oleh Galileo Galilei ketika ia menyelidiki fungsi pendulum di bagian paling awal abad ke-17. Itu adalah Galileo yang menemukan isokronisme sebagai sesuatu yang intrinsik dengan ayunan pendulum. Pada dasarnya, periode ayunan dari setiap pendulum yang diberikan relatif konsisten, tidak peduli ukuran ayunannya. Dengan ini, seseorang bisa mendapatkan pencatat waktu yang stabil karena selama pendulum terus berayun, jam terus berdetak pada tingkat yang sama. Jelas, jam yang berdetak pada tingkat yang berbeda tergantung pada ayunan pendulum akan kurang bermanfaat.

Galileo Galilei

Pendulum mendapatkan sifat isochronous ini dari gravitasi, yang berarti bahwa jam yang dilengkapi pendulum harus sekestabil mungkin; gerak mengganggu ayunan bandul, memperkenalkan variasi yang tidak diinginkan. Huygens menyelesaikan proyek jam pendulum yang awalnya digerakkan oleh Galileo. Sebelum munculnya jam pendulum, jam mekanis menggunakan komponen lain untuk mensimulasikan isokronisme: foliot. Mengandalkan kekuatan inersia, ini adalah bar horisontal (dengan bobot di kedua ujungnya) diputar tepat di tengah. Gerakan goyang yang dihasilkan, didorong oleh energi kinetik dari pegas uncoiling, memasok tingkat ketepatan waktu.

Memotong langsung ke rakitan keseimbangan mekanis saat ini, roda keseimbangan berputar kira-kira satu setengah kali dalam satu arah, yang merupakan satu ayunan. Ini adalah sekitar 270 ° di setiap sisi dari posisi keseimbangan tengah roda keseimbangan. Siklus yang lengkap adalah dua ayunan ini, yang berarti dua ketukan. Kekakuan pegas keseimbangan dan momen inersia roda adalah elemen kunci dalam persamaan yang menentukan berapa detik yang diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus.

Kembali ke subjek roda keseimbangan dan foliot, tidak jelas kapan roda keseimbangan sepenuhnya menggantikan foliot. Sudah pasti bahwa pengenalan bandul dan keseimbangan musim semi menempatkan kekurangan ambang jalan menjadi bantuan yang keras. Banyak pelarian berbeda bersaing untuk menggantinya, termasuk pelarian detent dan silinder. Pada akhirnya, itu adalah pelepasan jangkar dan pelarian tuas yang akhirnya menyegel nasib pelarian tepi yang dulu dominan.

Di mana roda keseimbangan cocok dengan cerita ini? Nah, deskripsi lengkap disediakan di bagian tentang lever escapements (Leverage) serta tl singkat; dr di atas, tetapi luangkan waktu sejenak untuk membaca segmen On the Verge karena ia mengatur panggung. Roda keseimbangan tampaknya menjadi bentuk terbaik untuk bekerja di samping pegas spiral atau keseimbangan tradisional.

Dalam bentuknya saat ini, roda keseimbangan memiliki berbagai tampilan, yang dapat dipecah menjadi dua bentuk utama: halus dan tidak-halus. Ya, tidak mulus tidak terlalu fasih tetapi jika seseorang harus memiliki istilah yang lebih teknis, maka itu akan disesuaikan massa. Kami memilih untuk menggunakan tidak-halus karena ini akan mencakup roda keseimbangan kacau, itu sendiri bukan deskripsi yang sangat menarik. Versi tidak seimbang dari roda keseimbangan adalah tradisional, dengan sekrup kecil di tepi roda. Ini tidak menjadi bingung dengan Gyromax oleh Patek Philippe, Microstella oleh Rolex, dan berbagai pilihan dari Grup Swatch (terutama dari Omega) yang tampaknya termasuk sekrup pada pelek atau di bagian dalam pelek.

Roda keseimbangan Ulysse Nardin

Pada prinsipnya, sistem yang tidak mulus menggunakan bobot untuk menyesuaikan kelembaman roda keseimbangan - seberapa jauh sekrup diikat ke dalam keseimbangan menentukan hal ini dalam versi keseimbangan sekrup. Dalam sistem tradisional, keseimbangan akan disesuaikan dengan tangan oleh pembuat jam dalam suatu proses yang dikenal sebagai poising the balance, atau balancing the balance; untuk desain keseimbangan yang lebih baru dari berbagai massa yang dapat disesuaikan, ini adalah khas yang disiapkan oleh komputer begitu spiral telah terpasang.

Roda keseimbangan halus juga siap di pabrik, dengan komputer sekarang juga terlibat dalam proses ini. Roda keseimbangan yang halus cenderung berasal dari varietas Glucydur (lihat bagian Glucydur) sementara keseimbangan baru mungkin dibuat dari silikon, dengan bobot pada bahan lain. Contoh roda keseimbangan inventif liar termasuk percobaan dari DeBethune, Ulysse Nardin, dan Patek Philippe.

DI VERGE

Perkembangan teknis terpenting dalam pembuatan jam dan pembuatan jam, pengembangan pelarian tepi di abad ke-13 memungkinkan pembuatan semua jam mekanis. Inilah bagaimana David Glasgow menggambarkan cara kerja pelarian tepi dalam bukunya Watch and Clock Making 1885 (deskripsi di sini telah diparafrasekan dan diedit, jika perlu).

Jam katedral Salisbury menunjukkan seperti apa tampilan jam tepi pertama, milik Wikipedia

Jalan keluar terdiri dari roda berbentuk mahkota, dengan gigi berbentuk gigi gergaji yang menonjol; porosnya berorientasi horizontal. Batang vertikal, ambang, diposisikan di depan roda mahkota, dengan dua pelat logam (palet) yang mengikat gigi di sisi berlawanan dari roda mahkota. Palet berorientasi dengan sudut di antara mereka sehingga hanya satu yang menangkap gigi pada suatu waktu. Baik roda keseimbangan atau pendulum dipasang di ujung batang ambang.

Roda keseimbangan tampaknya sudah ada sebelum waktu Huygens - Huygens sendiri merancang roda keseimbangan dan sistem pegasnya di gaya pelarian tepi

Saat roda gigi mengalirkan energi pegas melingkar ke roda mahkota, salah satu gigi roda mahkota mendorong palet, memutar tepi ke satu arah. Pada saat yang sama, aksi ini memutar palet kedua ke jalur gigi di sisi yang berlawanan dari roda, sampai gigi mendorong melewati palet pertama. Kemudian sebuah gigi di sisi yang berlawanan menyentuh palet kedua, memutar tepi kembali ke arah lain, dan siklus berulang.

Jadi, apa yang dimulai ketika putaran roda mahkota yang tidak diatur diubah menjadi osilasi ambang. Ini membuat pendulum atau keseimbangan / daun bergerak. Setiap ayunan keseimbangan / foliot atau pendulum dengan demikian memungkinkan satu gigi roda pelepas lewat, sehingga membuat gerakan jarum jam teratur. Kereta roda jam bergerak dengan jumlah tetap, menggerakkan tangan ke depan dengan kecepatan konstan.

Jam pendulum tepi kedua dibangun oleh Christiaan Huygens, milik Wikipedia

Roda mahkota harus memiliki jumlah gigi ganjil agar pelarian berfungsi. Dengan angka genap, dua gigi yang berseberangan akan menghubungi palet pada saat yang sama, sehingga menghambat pelarian.

Dengan munculnya pendulum, pelepasan jangkar memberikan aksi yang lebih alami untuk jam dan karenanya mulai menggantikan pelarian tepi.

PENGARUH

Dikembangkan oleh Thomas Mudge, pelarian tuas, secara harfiah, adalah pelarian dari jam tangan mekanik kontemporer. Sekali lagi, kami berhutang budi pada buku Glasgow untuk informasi, bersama dengan sekolah pembuatan jam TimeZone. Deskripsi singkat tentang cara kerjanya di bawah ini berasal dari sumber-sumber tersebut (sebagian besar bagian-bagian oleh Walt Odets).

Dalam pelarian tuas standar, juga dikenal sebagai pelarian tuas Swiss, roda pelarian dan garpu palet memainkan peran penting (tidak ada permainan kata pun). Roda melarikan diri diarahkan ke kereta roda, memberikan dorongan ke garpu palet. Menerima impuls ini, garpu palet mengirimkannya ke poros roda keseimbangan, sehingga memutar roda keseimbangan. Pegas keseimbangan mengembalikan roda keseimbangan ke posisi tengah statisnya, mengirimkan impuls melalui poros ke garpu palet, yang kemudian berinteraksi lagi dengan roda pelarian.

Keseimbangan roda dan pegas rambut TAG Heuer Autavia Isograph

Garpu palet dan pelarian kaliber Patek Philippe 240 Q SI

Dengan demikian, daya yang tidak diatur dari peredam utama dikirim ke roda keseimbangan. Roda keseimbangan mengembalikan tenaga yang diatur ke roda kereta, yang kemudian bergerak maju dengan jumlah tetap, dan menggerakkan tangan waktu dengan jumlah tetap.

Setiap gerakan bolak-balik roda keseimbangan dari dan kembali ke posisi tengahnya sesuai dengan gerakan roda pelarian dengan satu gigi (disebut ketukan). Sebuah arloji pengungkit tuas yang khas mengalahkan 18.000 atau lebih denyut per jam, terkadang juga disebut getaran per jam. Setiap ketukan memberi impuls roda keseimbangan, sehingga ada dua impuls per siklus (sama seperti pelarian tepi). Meskipun terkunci pada saat istirahat sebagian besar waktu, roda pelepas berputar biasanya pada rata-rata 10 rpm atau lebih.

Asal usul suara "tik tok" disebabkan oleh mekanisme pelarian ini. Saat roda keseimbangan bergerak maju mundur, bunyi detakan terdengar.

BAHAN GLUCYDUR DAN ALTERNATIF

Sementara keseimbangan Glucydur tampaknya mendominasi, dengan paduan berilium, tembaga dan besi, ada jenis roda keseimbangan lainnya. Memindai katalog lelang, alternatif paling umum adalah roda keseimbangan paduan emas-tembaga. Secara fungsional, kedua jenis saldo melakukan trik yang sama, tetapi beberapa detail tambahan diperlukan untuk memahami apa yang terjadi di sini.

Masalah utama adalah variasi suhu karena sifat massa pegas keseimbangan akan berubah saat mengembang atau berkontraksi.Jelas, ini akan mempengaruhi tingkat ketepatan waktu karena akan berdampak pada osilasi roda keseimbangan. Bahkan, roda keseimbangan juga mengalami variasi termal. Baik paduan emas-tembaga dan Glucydur memiliki koefisien ekspansi linier yang sangat baik, antara +14 dan +17 x 10-6 / ° K, dan karenanya bahan-bahan ini terus mendapatkan bantuan saat ini dengan perusahaan pembuat jam. Namun tidak ada yang sempurna, dan ketika paduan ini meluas, pelarian tidak akan lagi menjadi isokron.

Upaya terbaru untuk mengatasi masalah ini adalah Zenith Defy Oscillator, yang juga merupakan inovasi pelarian paling radikal sejak zaman Huygens. Ini benar-benar menggabungkan garpu palet, roda keseimbangan dan pegas rambut menjadi satu struktur silikon. Bahan non-logam, silikon diperlakukan secara berbeda untuk menangani variasi termal, misalnya menggunakan oksida silikon, misalnya. Dalam hal sistem Zenith ini, tidak begitu mudah karena semua elemen pelarian berada dalam satu kesatuan.

Kita akan melihat lebih dalam pada sistem ini, bersama dengan osilator Genequand (Parmigiani Fleurier), Escapement Anchor Ulysse Nardin, dan Escapement Angkatan Konstan Girard-Perreguax dalam masalah kami pada tahun 2020.