Komplikacje konstrukcji mechanizmu zegarka. Część 2

By w sposób usystematyzowany wskazywać na nietypowe rozwiązania – tak zwane komplikacje konstrukcji mechanizmu zegarka, trzeba odnosić się do schematu blokowego takiego mechanizmu.

Schemat blokowy mechanizmu zegarowego przedstawiony jest poniżej.



By w sposób jednoznaczny wskazywać konkretne komplikacje, niezbędne jest by przy każdym z bloków funkcjonalnych schematu precyzyjnie określić jego zadania (jaką pełni rolę), rozwiązanie które przyjmujemy jako bazowe, oraz wskazać na czym polegają i jak nazywają się specjalne konstrukcje. Dodatkowo, dla każdego bloku funkcjonalnego staramy się wybrać i opisać ciekawą realizację komplikacji konstrukcji danego bloku.

W poprzedniej, pierwszej części tego materiału edukacyjnego zastał przedstawiony także powyższy schemat blokowy bazowego mechanizmu zegarowego, oraz omówione zostały pierwsze cztery bloki funkcjonalne.

Znamy już zadania, rozwiązanie bazowe, wskazanie możliwych komplikacji oraz przybliżenie jednej z nich dla następujących zespołów: Naciąg, Napęd, Przekładnia chodu oraz Wychwyt.

W dalszej części tego materiału przedstawione zostaną pozostałe, następujące bloki funkcjonalne mechanizmu bazowego: Oscylator, Zespół regulacji okresu oscylatora, Urządzenie wskazujące.

Wspomniane zostaną także dodatkowe bloki funkcjonalne, które mogą znaleźć się w zegarku i które współdziałając z mechanizmem zegarowym pozwalają na realizację dodatkowych jego funkcji.

Zadaniem tak przedstawionego materiału edukacyjnego jest przypisanie różnorakich, znanych rozwiązań do konkretnych elementów mechanizmu zegarkowego, oraz usystematyzowanie wiedzy miłośników zegarków w tym zakresie. Jako że poniżej przedstawiony materiał jest kontynuacją przekazu z poprzedniego opracowania o tym samym tytule, to kolejno omawiane tutaj zespoły ponumerowane są w ciągu z poprzednią częścią opracowania.  

5. Oscylator

Zadanie

Zadaniem oscylatora jest utrzymywanie stabilnych drgań, które zliczane są przez przekładnię wskazań, napędzaną przez przekładnię chodu. Jego zadaniem jest także całkowite rozproszenie energii dostarczonej mu przez wychwyt. Rozproszenie to następuje poprzez tarcie (cierne w łożyskach, aerodynamiczne wynikające z ruchu balansu i wewnątrz cząsteczkowe w sprężynie włosowej).

Rozwiązanie bazowe

Za rozwiązanie bazowe możemy przyjąć koło balansowe wykonane z mosiądzu, z wkrętami, lub bez, ze sprężyną włosową breguetowską lub płaską, wykonaną z nivaroxu. Balans taki pracuje w łożyskach z kamieniami nakrywkowymi mocowanymi na sztywno.

Komplikacje konstrukcji

Komplikacje oscylatora mogą polegać na:
a) zastosowaniu ułożyskowania wstrząsoodpornego (np. typu Incablock)
b) odmiennym ukształtowaniu koła balansowego
b) różnego rodzaju użytych materiałów i technologii wykonania elementów oscylatora

Przykładowa komplikacja konstrukcji zespołu oscylatora mechanizmu zegarowego

Wydaje się oczywiste, że dla opisania jednej z wielu komplikacji konstrukcji oscylatora zegarka, trzeba wybrać niezwykły element tego zespołu jakim na pewno jest sprężyna włosowa balansu. Ta część zawsze wzbudzała największe zainteresowanie laików otwierających samodzielnie koperty swoich zegarków, co powodowało, że w takich sytuacjach szybko ulegała zniszczeniu. Z drugiej strony, nawet wytrawnemu zegarmistrzowi niezwykle trudno jest doprowadzić ją do poprawnego kształtu.



Do dziś za najwyższej klasy fachowców uważani są ci z zegarmistrzów, którzy potrafią dobrze ułożyć włos, a z zazdrością wspominani są tacy, którzy przy układaniu włosa najpierw go prostowali, po czy potrafili nadać mu poprawny kształt poczynając od samej rolki mocującej włos na osi balansu.

Najnowszym osiągnięciem dla zespołu oscylatora jest wykonanie sprężyny włosowej z krzemu. Jest ona perfekcyjna w aspekcie zachowania kształtu, stałości własności mechanicznych – sprężystości w czasie, antymagnetyzmu i braku wpływu temperatury na własności mechaniczne. Krzem to jest coś niezwykłego!

Oczywiście sprężyna włosowa wykonana z krzemu nie nadaje się do zegarmistrzowskiego „układania”. Można ją tylko wymienić na inną, bo przy „próbie pincety” pęka jak szkło.

6. Zespół regulacji okresu oscylatora (nie zaznaczony na schemacie blokowym)

Zadanie

Zgodnie z nazwą zespołu, jego zadaniem jest regulacja okresu oscylatora zegarka.

Rozwiązanie bazowe

W rozważanym tutaj bazowym mechanizmie, dysponujemy regulacją okresu oscylatora za pomocą przesuwki regulacyjnej włosa, z przeciwramieniem pozwalającym na prostą, manualną zmianę jej położenia.

Komplikacje konstrukcji

W zakres zmian – komplikacji konstrukcji może wchodzić:
a) zmiana okresu poprzez zmianę bezwładności oscylatora
b) użycie mikro regulacji do zmiany położenia przesuwki
c) konstrukcja z łabędzią szyjką dla kasowania luzów przy zmianie położenia
d) instalacja zamku blokującego włos w przesuwce regulacyjnej

Przykładowa komplikacja konstrukcji zespołu regulacji okresu oscylatora mechanizmu zegarowego

Mogłoby się wydawać, że dla opisania zespołu regulacji okresu, ze względu na finezyjne rozwiązania i ciekawe kształty elementów, do opisu trzeba byłoby wybrać któreś rozwiązanie z mikro regulacji przesuwki włosa. Łabędzia szyjka, krzywka ślimakowa – czy te określenia części zespołów nie brzmią atrakcyjnie?

Rozwiązania te są rzeczywiście ciekawe i różnorodne, jednak ze względu na obecny poziom jakości produkcji nie przynoszą zdecydowanie lepszych efektów. Taki efekt daje użycie regulacji okresu oscylatora poprzez zmianę bezwładności balansu.



W odróżnieniu od regulacji poprzez zmianę długości aktywnej części włosa, zapewnia ona wysoką dokładność chodu zegarka tak przy pełnym nakręceniu – duża amplituda balansu, jak i przy małej amplitudzie balansu. Ta własność umożliwia wydłużenie zakresu pracy sprężyny napędowej, czyli powiększenie tak oczekiwanej rezerwy chodu mechanizmu.

Po raz pierwszy regulację dokładności poprzez zmianę bezwładności balansu zastosowała firma Patek Philippe w roku 1949.

7. Urządzenie wskazujące

Elementami składowymi zespołu urządzenia wskazującego są: przekładnia wskazań i wskaźnik

Zadanie

Zadaniem urządzenia wskazującego dla rozwiązania w zegarku bazowym jest przekazanie informacji o czasie bieżącym. Dla zegarków posiadających dodatkowe komplikacje rozwiązania bazowego zadaniem urządzenia wskazującego jest przekazanie informacji o wszystkich założonych, mierzonych przez mechanizm wartościach.

Jeśli zegarek posiada także dodatkowe zespoły funkcjonalne, to zadaniem urządzenia wskazującego jest prezentacja informacji o pomiarach wykonywanych dzięki pracy tychże zespołów.

Rozwiązanie bazowe

W naszym mechanizmie bazowym mamy przekładnię wskazań składającą się z ćwiertnika (osadzonego na osi koła minutowego), koła zmianowego i koła godzinowego z kasowanym luzem poosiowym za pomocą prężki. Wskaźnik stanowi pomalowana na dowolny kolor tarcza wraz z naniesioną metodą malarską podziałką. Stalowe wskazówki: godzinowa, minutowa i sekundowa mogą mieć powierzchnię dekoracyjną wykonaną w obróbce galwanicznej (złocenie).

Komplikacje konstrukcji

a) Komplikacja konstrukcji przekładni wskazań

Komplikacja przekładni wskazań może przykładowo polegać na rozbudowywaniu przekładni dla wszystkich możliwych do mierzenia przez mechanizm zegarka, wskazywanych wartości. Rozbudowa dotyczy tak samego sposobu liczenia, jak i sposobu prezentacji mierzonych wartości. Dodatkowe wielkości liczone przez przekładnie wskazań można podzielić na dane dotyczące czasu i kalendarza, dane dotyczące wskazań astronomicznych, oraz wskazania będące połączeniem tych dwojga danych.



Wśród dodatkowych danych czasu i kalendarza wskazywanych przez zegarek, które są określane jako dodatkowe komplikacje zegarka należy wymienić wskazania: sekund w centrum tarczy, dnia miesiąca, dnia tygodnia, miesiąca, roku (w tym roku przestępnego), tygodnia roku, znaku zodiaku,

Wśród dodatkowych danych astronomicznych należy wymienić:
faza Księżyca, pływy morskie, biorytmy, położenie sfery niebieskiej

Do dodatkowych danych będących połączeniem danych kalendarzowych i astronomicznych należą przykładowo: ekwacja, Wielkanoc, Dzień Pojednania, wskazanie wschodów i zachodów Słońca,

b) Komplikacja konstrukcji wskaźnika

Polega na zastosowaniu różnego rodzaju odmiennych od powszechnie stosowanych kształtów elementów, materiałów, czy sposobu mocowania, a także kolorystyki do wykonania elementów wskaźnika

c) Dźwiękowa informacja o aktualnych wskazaniach czasu

Ta komplikacja może zastąpić wskaźnik mechanizmu zegarka, a w pierwszych zegarach obecne było właśnie tylko rozwiązanie w postaci tego zespołu.

Dziś dźwiękowa sygnalizacja czasu jest dodatkową komplikacją konstrukcji mechanizmu zegarka.

Dla dźwiękowej sygnalizacji aktualnego czasu znane są następujące rozwiązania, minutowa, pięciominutowa, lub kwadransowa repetycja, oraz Petit i Grande Sonnerie.



Przykładowa komplikacja konstrukcji zespołu wskazań mechanizmu zegarowego

Na pewno wartą opisania komplikacją konstrukcji zespołu wskazań jest tak zwany panoramiczny sposób prezentacji dnia miesiąca.

W tradycyjnych – najczęściej spotykanych zegarkach pierścień kalendarza podzielony jest na 31 segmentów, co ogranicza wielkość pól przeznaczonych do oznaczenia konkretnych, kolejnych dni miesiąca.

Małe okno kalendarza, nawet z nadrukowanymi maksymalnie dużymi cyframi kolejnych dni miesiąca, bywa czasem niestety nieczytelne, szczególnie dla osób używających okularów do spoglądania na przedmioty położone w małych odległościach.

Kalendarz panoramiczny może być zrealizowany poprzez:

- dwa dyski obok siebie
- dysk i pierścień
- dwa dyski jeden pod drugim

W przykładowym rozwiązaniu dla podanej w ostatnim punkcie sytuacji, dysk górny jest podzielony na 16 segmentów. Pierwsze 15 pól jest przeznaczonych dla tylu pierwszych dni miesiąca, a w kolejny segment jest otworem umożliwiającym podgląd wskazań na dysku dolnym.

Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyskuje się dwukrotnie większe pola do wskazania aktualnego dnia miesiąca.



8. Moduł nastawczy

Zadanie

Zadaniem modułu nastawczego jest korekta wskazań zegarka. W zegarku bazowym odbywa się ona z zachowaniem poprawnego względem siebie ustawienia wskazówek: godzinowej i minutowej.

W zegarkach z dodatkowymi wskazaniami zależności pomiędzy dodatkowymi wskazaniami w aspekcie zmiany wskazań zegarka zależą od konkretnego rozwiązania technicznego.

Rozwiązanie bazowe

Jako rozwiązanie bazowe można przyjąć konstrukcję modułu nastawczego opartego na kole naciągowym (beczka) umieszczonym ślizgowo na części wałka o przekroju kwadratu, posiadającego dwie pozycje stabilne nastawnika, co najmniej dwóch kół nastawczych i podpartego sprężyście wodzika beczki.

Komplikacje konstrukcji

Szybka korekta kalendarza czasami sprawia trudność, gdy trudno jest jednoznacznie wybrać i utrzymać w trakcie korekty odpowiednią i stabilną pozycję koronki.

Ciekawym rozwiązaniem korekty kalendarza jest konstrukcja korekty kalendarza w zegarku H. Moser & Cie, gdzie pozycję pozwalającą korygować kalendarz uzyskuje się nie poprzez wybór położenia koronki, ale w drodze sekwencyjnego (kolejnego po odciągnięciu do nastawy wskazówek) odciągnięcia koronki.



Dodatkowe wyposażenie zegarka a komplikacja konstrukcji mechanizmu zegarka

Dodatkowe wyposażenie zegarka może być powiązane z pomiarem czasu i wtedy automatycznie powoduje ono komplikację konstrukcji mechanizmu zegarka. Dla odmiany niektóre elementy i mechanizmy umieszczone w kopercie zegarka nie mają żadnego związku z pomiarem czasu i, co oczywiste... nic wspólnego mechanizmem zegarka.

Komplikacje konstrukcji mechanizmu dla zespołów dodatkowych powiązanych z pomiarem czasu są bardzo różnorodne i mogą posiadać wiele odmiennych rozwiązań. Najbardziej popularnymi są: stoper (wraz ze wszystkimi dodatkowymi opcjami wskazań) i budzik, sygnalizacja interwałów czasowych oraz teatr figur.

Próba opisu dodatkowego wyposażenia, wraz z różnorodnością wariantów wykonania, wykraczałaby poza zakres oczekiwanego materiału szkoleniowego. Dodatkowe wyposażenie zegarka z punktu widzenia wskazań na tarczy zegarka zostało wymienione także w materiale szkoleniowym nr 3.

Koniec części 2 (ostatniej).

Część pierwsza opracowania tu: Komplikacje konstrukcji mechanizmu zegarka. Część 1

Materiał szkoleniowy powstał w ramach przygotowania do 1. edycji „Matury z  wiedzy o zegarkach”, materiał przygotowany przez Zegarki i Pasja