Epizod 5. Napęd - sprężyna w bębnie

POWRÓT 04.09.2015 Komplikacje konstrukcji mechanizmów
Epizod 5. Napęd - sprężyna w bębnie

Moduł napędu jest silnikiem o ograniczonym zasobie energii. Jego zadaniem jest, zgromadzenie zapasu energii potencjalnej, która uzyskiwana jest poprzez napięcie sprężyny napędowej. Energia jest potrzebna dla prawidłowego działania zegara w ciągu całego założonego czasu pracy, aż do kolejnego nakręcenia.

Jest ona zgromadzona w module napędu i udostępniana na wejściu przekładni chodu.
 

Napęd zegarka - sprężyna w bębnie

Bilans energetyczny dla modułu napędu

Mechanizm zegarka jest urządzeniem konstrukcyjnie dość skomplikowanym, pod kątem zapotrzebowania energetycznego, a do tego, jest doskonałym „rozpraszaczem energii”. Cała zgromadzona w module napędu i udostępniona na wejściu przekładni chodu energia, jest rozpraszana przez zegarek, w ciągu założonego na etapie projektowania konstrukcji mechanizmu, okresu czasu pracy przy jednokrotnym nakręceniu.

Zegarek jako całość, nie wykonuje żadnej czynności, w języku potocznym nazywanej pracą. Nie powoduje przemieszczenia, obrotu, transformacji, czy przeniesienia energii do innego urządzenia. Sukcesywnie emitowana z modułu napędu energia musi zapewnić pokonanie oporów ruchu, w każdym elemencie mechanizmu, gdzie choćby w przypadku rozbudowanego układu wskazań, moduł ten potrzebuje jej znacząco dużo.

Dodatkowo, sama konstrukcja przekładni chodu i urządzenia wskazującego, powoduje powstawanie znacznych różnic w chwilowych oporach ruchu. Spowodowane tym znaczące wahania momentu chwilowego, na wejściu modułu wychwytu, tak przy zbyt dużym, jak i przy zbyt małym jego poziomie, mają decydujący wpływa na dokładność działania zegarka. Sam oscylator zegarka, musi rozproszyć tę pozostałą część energii, która jest mu przekazana przez moduł wychwytu.

Sprężyna plaska spiralna

Sprężyna jako elementu napędu

Cała energia zegarka jest zmagazynowana poprzez naprężenie sprężyny napędowej. Pierwsze zastosowanie sprężyny płaskiej do napędu zegara jest datowane na XV wiek. Wiadomo, że sprężyny płaskie spiralne były używane w zamkach drzwiowych już od początku tegoż wieku, a zegarmistrzowskie i ślusarskie zajęcia były wykonywane przez te same osoby.

Najstarszym istniejącym przykładem zastosowania sprężyny do napędu zegara jest Zegar Burgundzki pochodzący z 1430-go roku (wykonany w Padwie dla Filipa Dobrego1), znajdujący się w muzeum w Norymberdze2. Spiralnie ułożonej sprężyny płaskiej użył na pewno Peter Henlein w pierwszym zegarze noszonym - w roku 1510.

Zgodnie z tą samą informacją, ruchomy bęben wewnątrz którego zamknięto pracującą sprężynę napędową, po raz pierwszy zastosował Jean-Antoine Lépine w roku 1760. Było to o tyle istotne, że zastosowanie bębna zmieniło zachowanie się mechanizmu w trakcie nakręcania (nie zanika moment napędowy), a sam bęben ogranicza przestrzeń zajmowaną przez rozwiniętą (lub pękniętą) sprężynę napędową. Nieruchomy bęben chroniący mechanizm przez zgubnymi skutkami pęknięcia sprężyny, na pewno był protoplastą dla dzisiaj stosowanych bębnów sprężynowych.

Pękanie sprężyny napędowej było bardzo częstym uszkodzeniem zegarów i zegarków. Ocenia się, że do lat sześćdziesiątych poprzedniego wieku, pęknięcie sprężyny z powodu zmęczenia materiału, było najczęstszym powodem zepsucia się mechanizmu. Do pęknięcia sprężyny dochodziło zwykle w końcowym momencie procesu nakręcania zegarka.

Dopiero specjalny sposób walcowania taśmy stalowej, w trakcie procesu produkcji sprężyny, powodujący powstanie układu warstwowego w strukturze wewnętrznej stali (sprężyna warstwowa), zminimalizował częstotliwość występowania tego uszkodzenia. Po wyjęciu, lub przed włożeniem do bębna, sprężyna napędowa naszego zegarka bazowego, w wyniku specjalnego ukształtowania ostatniego jej zwoju, ma kształt litery „S” (sprężyna „S-ka”).

Sprężyna zegarkowa


Taki sposób wykonania sprężyny powoduje, że przy jej rozwijaniu się w bębnie, zewnętrzne zwoje układają się jako pierwsze na ściance bębna. Zapewnia to minimalizację niebezpieczeństwa zakleszczenia się zwojów sprężyny w trakcie rozwijania. Tak, jak w przypadku większości wynalazków, także takie ukształtowanie spirali, było odpowiedzią na pojawiający się często błąd zakleszczania się sprężyny.

Prawdopodobieństwo jego wystąpienia było potęgowane przy długich sprężynach, stosowanych dla uzyskania większej rezerwy chodu mechanizmu.

Moduł zapadki

Zapadka

W tym miejscu należy wrócić do konstrukcji, opisanego w poprzedniej części tego opracowania, modułu zapadki. Musi być on tak wykonany, by sprężyna napędowa lekko cofała się po jej maksymalnym naciągnięciu. Tak zwolniona z maksymalnego napięcia  sprężyna, pewniej rozpoczyna swoją pracę i dłużej utrzymuje swoją sprężystość.

Oddzielnymi tematami są ograniczenie zakresu pracy sprężyny, przez zastosowanie tak zwanego krzyża maltańskiego, czy stosowanie bębna wyrównującego moment napędowy, niezbędne dla mechanizmów z wychwytem szpindlowym. Obydwa te rozwiązania, choć są znane od dawna, nie występują w naszym zegarku bazowym i będą omówione w dalszej części opracowania, jako stosowane dziś komplikacje konstrukcji mechanizmu.
 

Kilka słów dla podsumowania

Ze względu na przewidziany zakres niniejszego opracowania, opisując napęd i sposób wykonania sprężyny, nie wspomniałem więcej o zmianach w rodzaju i własnościach materiałów, obróbce cieplnej, czy modyfikacjom zaczepu sprężyny, które to zmiany, były także znaczącymi krokami, na zegarmistrzowskiej drodze rozwoju tego modułu mechanizmu zegarka.

Podsumowując opis modułu napędu, w zegarku bazowym mamy do czynienia ze sprężyną płaską, spiralną, warstwową, ukształtowaną jako „S-ka”, o długości zapewniającej prawidłowe działanie mechanizmu przez czas krótszy niż 50 godzin, zamkniętą w bębnie napędowym.

Władysław Meller

[1] Zajdler. Dzieje zegara

[2] Wikipedia - http://en.wikipedia.org/wiki/Mainspring

Rozwinięcie tego tematu, znajduje się w kolejnych publikacjach na podstronie: Komplikacje konstrukcji mechanizmów

Polecamy także:

Woroniecki Ferdynand. Warszawski zegarmistrz znany w całej Polsce
Woroniecki Ferdynand. Warszawski zegarmistrz znany w całej Polsce
Na łamach portalu Zegarki i Pasja w dziale Sylwetki wielkich zegarmistrzów, na pewno nie można nie przeznaczyć miejsca dla warszawskiego przedstawiciela tej profesji – Ferdynanda Woronieckiego. Jego doskonałą biografię przedstawił Wiesław Głębocki w ...
Zegarki Omega, które nosił James Bond od 1995 roku
Zegarki Omega, które nosił James Bond od 1995 roku
Wprawdzie nie jesteśmy w przededniu wejścia na ekrany nowej części przygód Agenta Jej Królewskiej Mości, ale 9 marca 2017 roku w hotelu Beekman w Nowym Jorku zorganizowano ekskluzywne spotkanie marki Omega - gwiazdą wieczoru był Daniel Craig. Eleganc ...
Video recenzja: SEIKO Presage Multi-hand Automatic SPB041
Video recenzja: SEIKO Presage Multi-hand Automatic SPB041
Zapraszamy do obejrzenia video recenzji czasomierza japońskiej marki Seiko z kolekcji Presage, który wzbudza bardzo dużo pozytywnych emocji i cieszy się bardzo dużym zainteresowaniem ze strony naszych Czytelników, a który to prezentowaliśmy kilka dni ...
CZAPEK Geneve - Place Vendôme, powrót do epoki oświecenia (Baselworld 2017)
CZAPEK Geneve - Place Vendôme, powrót do epoki oświecenia (Baselworld 2017)
Po sukcesie pierwszej kolekcji Quai des Berques marka Czapek & Cie kontynuuje swój rozwój. Już pierwsza kolekcja cechowała się kunsztem zegarmistrzowskim, natomiast druga linia to już prawdziwy majstersztyk, której z pewnością wiele firm może pozazdr ...
Carl F. Bucherer (Lucerne 1888) - historia marki
Carl F. Bucherer (Lucerne 1888) - historia marki
Wiek XIX można najcelniej określić jako czas przemian. Zmiany technologiczne wymuszane przez rewolucję przemysłową wykreowały zupełnie inne podejście do procesu produkcji. Produkcja manufakturowa, coraz częściej odchodząca do lamusa, ustępuje miejsca ...

Tagi:

ZNAJDŹ NAS NA FACEBOOKU

Glycine

REKLAMA

Epos

REKLAMA

Partner KMIZ

PARTNER

Junghans

REKLAMA

Alpina

REKLAMA

Aerowatch

REKLAMA

Doxa

REKLAMA

Kalendarium ewolucji mechanizmów

Kalendarium ewolucji mechanizmów

Seiko SeikoSeiko

REKLAMA

Instagram

Zegarki i pasja na Instagramie

Epizod 4. Moduł naciągu zegarka baz...
Epizod 4. Moduł naciągu zegarka baz...
04.09.2015
Komplikacje konstrukcji modułu napę...
Komplikacje konstrukcji modułu napę...
25.01.2017

Podstrony producentów

Brand - Aerowatch
Brand - Alpina
Brand - Atlantic
Brand - Audemars Piguet
Brand - Aviator Swiss Made
Brand - Balticus
Brand - Bulova
Brand - Carl F. Bucherer
Brand - Certina
Brand - Chopard
Brand - Citizen
Brand - Czapek Geneve
Brand - Davosa
Brand - Doxa
Brand - Epos
Brand - Eterna
Brand - Frederique Constant
Brand - Glycine
Brand - Junghans
Brand - Longines
Brand - Maurice Lacroix
Brand - MeisterSinger
Brand - Movado
Brand - Omega
Brand - Orient
Brand - Oris
Brand - Polpora
Brand - Rado
Brand - Roamer
Brand - Schaumburg
Brand - Seiko
Brand - Steinhart
Brand - Tag Hauer
Brand - Tissot
Brand - Ulysse Nardin
Brand - Victorinox
Brand - Vostok Europe
Brand - Xicorr
Dołącz do naszego newslettera
i bądź zawsze na bieżąco