Off White Blog
Χρόνος εξισορρόπησης - Βάζουμε τα μάτια μας στον τροχό ισορροπίας

Χρόνος εξισορρόπησης - Βάζουμε τα μάτια μας στον τροχό ισορροπίας

Φεβρουάριος 24, 2021

Στην ιστορία μας το τελευταίο τεύχος σχετικά με την άνοιξη του ισοζυγίου - κυριολεκτικά η καρδιά που χτυπάει το μηχανικό ρολόι - μπορεί να φανεί ότι αυτό το εξάρτημα κάνει όλη τη βαριά ανύψωση, σε ό, τι αφορά την back-office επιχειρηματική της χρονομέτρησης. Όπως θα σας πει και οποιοσδήποτε ωρολογοποιός - και ένας μεγάλος αριθμός CEOs μάρκας ρολογιών - δεν έχει νόημα να μιλάμε για μια νέα ισορροπία αν δεν ασχοληθούμε με τον τροχό εξισορρόπησης και μάλιστα με τον μοχλό που ωθεί το σύστημα. Σε αυτή την ιστορία, θα κοιτάξουμε κυρίως τον τροχό της ισορροπίας, με λίγες εισβολές στην ιστορία και τη λειτουργία της διαρροής μοχλού ακρών, ντετέντε και ελβετών. Όσον αφορά το μοχλό ή το πιρούνι, θα πρέπει να περιμένει άλλο θέμα.

Ξεκινάμε αυτήν την ιστορία όπου τελείωσε η τελευταία - με το σημείωμα ότι οι τροχοί ζυγοστάθμισης και οι κρέμες μαλλιών πρέπει να λειτουργούν μαζί. Ο καλύτερος τρόπος για να καταλάβετε αυτό είναι να σκεφτείτε τη σχέση μεταξύ του μηχανικού ρολογιού και του ρολογιού του εκκρεμούς. Ακριβώς όπως το εκκρεμές είναι το όργανο ρύθμισης του ρολογιού, η ισορροπία και η ισορροπία του ελατηρίου εκτελούν την ίδια λειτουργία στο ρολόι χειρός. Αυτό σημαίνει ότι η ισορροπία και η ισορροπία της άνοιξης πρέπει να προσεγγίσουν τις επιδράσεις της βαρύτητας. Ο επαναστάτης μας πρωταγωνιστής για αυτή την εισαγωγή δεν είναι άλλος από τον ολλανδό φυσικό Christiaan Huygens. Θα θυμάστε ότι ο Huygens πρωτοστάτησε στην άνοιξη της ισορροπίας (τελειοποιώντας το το 1675) και στο εκκρεμές (του προαναφερθέντος ρολογιού).



Περιέργως, ο τροχός του ισοζυγίου φαίνεται να υπήρχε πριν από τον Χουγιένς - ο ίδιος ο Huygens σχεδίασε τον τροχό ισορροπίας του και το σύστημα ελατηρίου στο στυλ διαφυγής. Πράγματι, οι Huygens και άλλοι πρωτοπόροι είχαν ψάξει για το σωστό συστατικό για να δημιουργήσουν αρμονική ταλάντωση, και ότι το κομμάτι που λείπει ήταν η άνοιξη της ισορροπίας. Έτσι λοιπόν η υπόλοιπη διαφυγή - το ελβετικό σύστημα μοχλών θα εμφανιζόταν αργότερα - υπήρχε πριν από το 1675.

Η αρμονική ταλάντωση, ως φυσική ιδιότητα, εξερευνήθηκε πρώτα από τον Γαλιλαίο Γαλιλέα, καθώς διερεύνησε τη λειτουργία των εκκρεμών στο πολύ πρώιμο τμήμα του 17ου αιώνα. Ήταν ο Γαλιλαίος ο οποίος ανακάλυψε τον ισοχρονισμό ως κάτι εγγενές στην ταλάντευση των εκκρεμών. Βασικά, η περίοδος ταλάντωσης οποιουδήποτε δεδομένου εκκρεμούς είναι σχετικά συνεπής, ανεξάρτητα από το μέγεθος της αιώρησης. Με αυτό, θα μπορούσε κανείς να πάρει ένα σταθερό χρονόμετρο επειδή όσο το εκκρεμές κρατά ταλάντευση, το ρολόι συνεχίζει να ταιριάζει με τον ίδιο ρυθμό. Προφανώς, ένα ρολόι που ταιριάζει σε διαφορετικές τιμές ανάλογα με την αιώρηση του εκκρεμούς θα ήταν λιγότερο χρήσιμο.

Galileo Galilei


Το εκκρεμές παίρνει αυτή την ισοχρωμική ιδιότητα από τη βαρύτητα, πράγμα που σημαίνει ότι τα ρολόγια που είναι εφοδιασμένα με εκκρεμές έπρεπε να είναι όσο το δυνατόν πιο σταθερά. η κίνηση διαταράσσει την αιώρηση ενός εκκρεμούς, εισάγοντας ανεπιθύμητη διακύμανση. Huygens ολοκλήρωσε το έργο ρολόι εκκρεμούς που αρχικά τέθηκε σε κίνηση από το Galileo. Πριν από την εμφάνιση του ρολογιού του εκκρεμούς, τα μηχανικά ρολόγια χρησιμοποίησαν ένα άλλο στοιχείο για την προσομοίωση του ισοχρονισμού: το foliot. Στηριζόμενη στις αδρανειακές δυνάμεις, αυτή ήταν μια οριζόντια ράβδος (με βάρη σε κάθε άκρο) που περιστρέφονταν ακριβώς στη μέση. Η προκύπτουσα κουνιστή κίνηση, που οδηγείται από την κινητική ενέργεια ενός ελατηρίου ξετυλίγματος, παρείχε το ρυθμό χρονομέτρησης.

Κόβοντας απευθείας προς τα σημερινά μηχανικά συγκροτήματα ισορροπίας, ο τροχός εξισορρόπησης περιστρέφεται περίπου ενάμιση φορές σε μια κατεύθυνση, που αποτελεί μια κούνια. Αυτό είναι περίπου 270 ° σε κάθε πλευρά της κεντρικής θέσης ισορροπίας του τροχού ζυγοστάθμισης. Ένας πλήρης κύκλος είναι δύο από αυτές τις κούνιες, που σημαίνει δύο κτυπήματα. Η ακαμψία του ελατηρίου ισορροπίας και η στιγμή αδράνειας του τροχού είναι βασικά στοιχεία στην εξίσωση που καθορίζει πόσα δευτερόλεπτα χρειάζεται για να ολοκληρωθεί ένας κύκλος.

Επιστρέφοντας στο θέμα του τροχού εξισορρόπησης και του foliot, δεν είναι σαφές όταν ο τροχός εξισορρόπησης αντικατέστησε πλήρως το foliot. Είναι βέβαιο ότι η εισαγωγή του εκκρεμούς και η ισορροπία άνοιξη έθεσε τις ελλείψεις της διαφυγής άκρη σε σκληρή ανακούφιση. Πολλές διαφορετικές διαφυγές ανταγωνίστηκαν για να την αντικαταστήσουν, συμπεριλαμβανομένης της αποκοπής και των κυλίνδρων διαφυγής. Τελικά, ήταν τόσο η διαφυγή άγκυρας όσο και η διαφυγή του μοχλού που τελικά σφράγισε τη μοίρα της μοναδικά κυριαρχικής διαφυγής.


Πού ταιριάζει ο τροχός του ισοζυγίου σε αυτήν την ιστορία; Λοιπόν, μια πλήρης περιγραφή παρέχεται στο τμήμα σχετικά με τις διαφυγές μοχλών (Leverage) καθώς και το σύντομο tl; dr παραπάνω, αλλά αφιερώνετε μια στιγμή για να διαβάσετε το τμήμα On the Verge επειδή ορίζει το στάδιο. Ο τροχός εξισορρόπησης φαίνεται να είναι η καλύτερη μορφή για να δουλέψετε παράλληλα με την παραδοσιακή ελικοειδής ή ισορροπημένη πηγή.

Στην τρέχουσα μορφή του, οι τροχοί ζυγοστάθμισης έχουν ποικίλες εμφανίσεις, οι οποίες μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες μορφές: ομαλή και όχι ομαλή. Ναι, όχι-ομαλή δεν είναι ιδιαίτερα εύγλωττη, αλλά αν κάποιος πρέπει να έχει έναν πιο τεχνικά ακουστικό όρο, τότε θα είναι ρυθμιζόμενο-μάζα. Επιλέγουμε να μην χρησιμοποιούμε ομαλά γιατί αυτό θα περιλαμβάνει βίδες ζυγοστάθμισης, κάτι που δεν είναι ιδιαίτερα κομψό. Η μη ομαλή έκδοση του τροχού ζυγοστάθμισης είναι παραδοσιακή, με μικροσκοπικές βίδες στο χείλος του τροχού. Αυτό δεν πρέπει να συγχέεται με το Gyromax από τον Patek Philippe, το Microstella από το Rolex και μια ποικιλία επιλογών από το Swatch Group (κυρίως από την Omega) που φαίνεται να περιλαμβάνουν βίδες στο χείλος ή στο εσωτερικό του χείλους.

Ο τροχός ισορροπίας του Ulysse Nardin

Κατ 'αρχήν, τα μη ομαλά συστήματα χρησιμοποιούν βάρη για να ρυθμίσουν την αδράνεια του τροχού ζυγοστάθμισης - πόσο μακριά οι βίδες στερεώνονται στην ισορροπία καθορίζει αυτό στις εκδόσεις βιδωτής ζυγοστάθμισης. Στο παραδοσιακό σύστημα, η ισορροπία θα προσαρμόζεται χειροκίνητα από τους ωρολογοποιούς σε μια διαδικασία που είναι γνωστή ως η ισορροπία ή η εξισορρόπηση της ισορροπίας. για τα νεότερα σχέδια ζυγοστάθμισης της ποικιλίας ρυθμιζόμενης μάζας, αυτά είναι τυπικά έτοιμα από τον υπολογιστή όταν έχουν συνδεθεί οι σπείρες.

Ο ομαλός τροχός εξισορρόπησης είναι επίσης έτοιμος στο εργοστάσιο, ενώ οι υπολογιστές συμμετέχουν και αυτή τη διαδικασία. Ο ομαλός τροχός ισορροπίας τείνει να είναι της ποικιλίας Glucydur (βλέπε τμήμα Glucydur), ενώ νέα ισορροπία μπορεί να γίνει από πυρίτιο, με βάρη σε άλλα υλικά. Παραδείγματα άκρως εφευρετικών ζυγών ζυγοστάθμισης περιλαμβάνουν πειράματα από τον DeBethune, τον Ulysse Nardin και τον Patek Philippe.

ΣΤΑ ΠΡΟΘΥΡΑ

Η πιο σημαντική τεχνική εξέλιξη στον τομέα της ρολογιών και των ωρολογοποιών, η ανάπτυξη της διαφυγής στο χείλος του 13ου αιώνα επέτρεψε την κατασκευή όλων μηχανολογικών ρολογιών. Εδώ είναι ο τρόπος με τον οποίο ο David Glasgow περιγράφει τις λειτουργίες της διαφυγής άκρων στο βιβλίο του 1885 Watch and Clock Making (η περιγραφή εδώ έχει παραφράζεται και καταρτίζεται κάτω, όπου χρειάζεται).

Το ρολόι του καθεδρικού ναού του Salisbury δείχνει τι έμοιαζε το πρώτο ρολόι, με την ευγένεια της Wikipedia

Η διαφυγή από τα όρια αποτελείται από έναν τροχό σε σχήμα κορώνας, με προεξέχοντα δόντια σε σχήμα πριονιού. ο άξονάς του είναι προσανατολισμένος οριζόντια. Μια κατακόρυφη ράβδος, το όριο, είναι τοποθετημένη μπροστά από τον τροχό της στεφάνης, με δύο μεταλλικές πλάκες (παλέτες) που εμπλέκουν τα δόντια σε αντίθετες πλευρές του τροχού στεφάνης. Οι παλέτες προσανατολίζονται με μια γωνία μεταξύ τους, έτσι μόνο μία παγιδεύει τα δόντια κάθε φορά. Τόσο ένας τροχός ισορροπίας είτε ένα εκκρεμές είναι τοποθετημένο στο άκρο της ράβδου.

Ο τροχός της ισορροπίας φαίνεται να υπήρχε πριν από τον Χουγιένς - ο ίδιος ο Huygens σχεδίασε τον τροχό του ισοζυγίου και το ελατήριο του στο στυλ διαφυγής

Καθώς οι οδοντωτοί τροχοί εκπέμπουν την ενέργεια ενός ελικοειδούς ελατηρίου ξετυλίγματος στον τροχό της στεφάνης, ένα από τα δόντια του τροχού στέμματος σπρώχνει μια παλέτα, περιστρέφοντας το χείλος προς μία κατεύθυνση. Ταυτόχρονα, η ενέργεια αυτή περιστρέφει τη δεύτερη παλέτα στη διαδρομή των δοντιών στην αντίθετη πλευρά του τροχού, μέχρις ότου το δόντι σπρώξει πέρα ​​από την πρώτη παλέτα. Στη συνέχεια, ένα δόντι στην αντίθετη πλευρά του τροχού έρχεται σε επαφή με τη δεύτερη παλέτα, περιστρέφοντας το άκρο πίσω προς την άλλη κατεύθυνση και ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Έτσι, αυτό που άρχισε καθώς η μη ρυθμιζόμενη περιστροφή του τροχού της στεφάνης μετατρέπεται στην ταλάντωση των άκρων. Αυτό βάζει το εκκρεμές ή την ισορροπία / foliot σε κίνηση. Κάθε ταλάντευση του ισοζυγίου / φύλλων ή εκκρεμούς επιτρέπει έτσι να περάσει ένα δόντι του τροχού διαφυγής, κάνοντας έτσι την κίνηση του ρολογιού κανονική. Το τιμόνι του ρολογιού προχωρεί με σταθερό ποσό, μετακινώντας τα χέρια προς τα εμπρός με σταθερό ρυθμό.

Το δεύτερο ρολό εκκρεμούς χτισμένο από τον Christiaan Huygens, με την ευγένεια της Wikipedia

Ο τροχός του στεφανιού πρέπει να έχει περιττό αριθμό δοντιών για να λειτουργήσει η διαφυγή. Με ένα ζυγό αριθμό, δυο αντίθετα δόντια θα έρχονται ταυτόχρονα σε επαφή με τις παλέτες, παρεμποδίζοντας τη διαφυγή.

Με την έλευση του εκκρεμούς, η διαφυγή αγκυροβόλησης παρέχει μια πιο φυσική δράση για τα ρολόγια και έτσι άρχισε να αντικαθιστά την διαφυγή άκρων.

ΜΟΧΛΕΥΣΗ

Αναπτύχθηκε από τον Thomas Mudge, η διαφυγή μοχλού είναι, κυριολεκτικά, η διαφυγή του σύγχρονου μηχανικού wrtistwatch. Για άλλη μια φορά, είμαστε χρεωμένοι στο βιβλίο της Γλασκώβης για πληροφορίες, μαζί με την ωρολογοποιία της TimeZone. Η σύντομη περιγραφή του τρόπου με τον οποίο όλα λειτουργούν παρακάτω προέρχεται από αυτές τις πηγές (κυρίως εκείνες τις ενότητες του Walt Odets).

Στην τυποποιημένη διαφυγή μοχλού, επίσης γνωστή ως η διαφυγή του ελβετικού μοχλού, ο τροχός διαφυγής και το πιρούνι παλέτας διαδραματίζουν κεντρικούς ρόλους (χωρίς λογοπαίγνιο). Ο τροχός διαφυγής είναι προσανατολισμένος προς το τραίνο των τροχών, παρέχοντας μια ώθηση στο πιρούνι παλετών. Λαμβάνοντας αυτή την ώθηση, το πιρούνι παλέτας το μεταφέρει στον άξονα του τροχού εξισορρόπησης, γυρίζοντας έτσι τον τροχό ζυγοστάθμισης. Το ελατήριο ζυγοστάθμισης επιστρέφει τον τροχό ζυγοστάθμισης στη στατική κεντρική του θέση, στέλνοντας μια ώθηση μέσω του άξονα στην περόνη παλετών, η οποία κατόπιν αλληλεπιδρά με τον τροχό διαφυγής.


Επομένως, η μη ρυθμιζόμενη ισχύς από το mainspring μεταφέρεται στον τροχό εξισορρόπησης. Ο τροχός εξισορρόπησης επιστρέφει ρυθμιζόμενη ισχύ στο τραίνο των τροχών, το οποίο στη συνέχεια προχωρεί με ένα σταθερό ποσό και μετακινεί τα χέρια του χρόνου κατά ένα σταθερό ποσό.

Κάθε κίνηση προς τα πίσω και προς τα πίσω του τροχού εξισορρόπησης από και πίσω στην κεντρική του θέση αντιστοιχεί στην κίνηση του τροχού διαφυγής από ένα δόντι (που ονομάζεται κτύπος). Μια τυπική διαφυγή μοχλού ρολογιών χτυπά σε 18.000 ή περισσότερους ρυθμούς ανά ώρα, μερικές φορές ονομάζονται επίσης κραδασμοί ανά ώρα. Κάθε κτύπος δίνει στον τροχό της ισορροπίας μια ώθηση, οπότε υπάρχουν δύο παλμοί ανά κύκλο (όπως και η διαφυγή). Παρά το γεγονός ότι είναι κλειδωμένο κατά το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου, ο τροχός διαφυγής περιστρέφεται συνήθως κατά μέσο όρο 10 σ.α.λ. ή περισσότερο.

Η προέλευση του ήχου "tick tock" προκαλείται από αυτόν τον μηχανισμό διαφυγής. Καθώς ο τροχός εξισορρόπησης βράζει προς τα εμπρός και προς τα πίσω, ακούγεται ο ήχος.

GLUCYDUR ΚΑΙ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ

Ενώ το ισοζύγιο Glucydur φαίνεται να κυριαρχεί, με το κράμα του βηρυλλίου, του χαλκού και του σιδήρου, υπάρχουν και άλλα είδη ζυγοστάθμισης. Σάρωση καταλόγων δημοπρασιών, η πιο χαρακτηριστική εναλλακτική λύση είναι ο τροχός ζυγοί χαλκού-χαλκού. Λειτουργικά, και οι δύο τύποι ισοζυγίων εκτελούν το ίδιο τέχνασμα, αλλά απαιτούνται κάποιες επιπλέον λεπτομέρειες για να καταλάβουμε τι συμβαίνει εδώ.

Το κεντρικό ζήτημα είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας, επειδή οι ιδιότητες μάζας του ελατηρίου ισορροπίας θα αλλάξουν καθώς επεκτείνεται ή συστέλλεται.Προφανώς, αυτό θα επηρεάσει το ρυθμό χρονομέτρησης επειδή θα επηρεάσει τις ταλαντώσεις του τροχού ζυγοστάθμισης. Στην πραγματικότητα, ο τροχός εξισορρόπησης υπόκειται επίσης σε θερμική μεταβολή. Και τα κράματα χρυσού-χαλκού και Glucydur έχουν εξαιρετικούς συντελεστές γραμμικής διαστολής, μεταξύ +14 και +17 χ 10-6 / ° Κ, και έτσι τα υλικά αυτά συνεχίζουν να ευνοούν σήμερα τις επιχειρήσεις ωρολογοποιίας. Τίποτα όμως δεν είναι τέλειο και όταν αυτά τα κράματα επεκταθούν, η διαφυγή δεν θα είναι πλέον ισοχρωμική.

Η πιο πρόσφατη προσπάθεια αντιμετώπισης αυτού του ζητήματος ήταν ο Zenith Defy Oscillator, ο οποίος είναι επίσης η πιο ριζοσπαστική καινοτομία διαφυγής από την εποχή του Huygens. Στην πραγματικότητα συνδυάζει το πιρούνι παλέτας, τον τροχό ζυγοστάθμισης και το σπάτουλα σε μια δομή πυριτίου. Ένα μη μεταλλικό υλικό, πυρίτιο, αντιμετωπίζεται διαφορετικά για να χειρίζεται τη θερμική διακύμανση, χρησιμοποιώντας για παράδειγμα τυπικά ένα οξείδιο πυριτίου. Στην περίπτωση αυτού του συστήματος Zenith, δεν είναι τόσο ευθεία όπως όλα τα στοιχεία της διαφυγής είναι σε ένα κομμάτι.

Θα εξετάσουμε λεπτομερέστερα αυτό το σύστημα, μαζί με τον ταλαντωτή της Genequande (Parmigiani Fleurier), την απελευθέρωση άγκυρας Ulysse Nardin και τη διαφυγή σταθερής ισχύος Girard-Perreguax στα ζητήματά μας το 2020.


Understanding Short Term and Long Term Fuel Trim (a SD Premium video) (Φεβρουάριος 2021).


Σχετικά Άρθρα