Know-how hodinářské mechaniky *
![]() dědictví ve Francii | ||
![]() Mechanismus stavebních hodin z roku 1500, upravený s vyvážením vráceným po roce 1670. | ||
Pole | Víš jak | |
---|---|---|
Umístění inventáře | Francie | |
Hodinový mechanismus je základní orgán nebo prvek z hodinářské nástroje (hodiny, kyvadlo, hodinky, atd.) Vykonává svou hlavní funkci, kterou je „zjistit čas “.
Tento mechanismus je výsledkem mechanické montáže částí, z nichž některé se mohou pohybovat vzhledem k ostatním. Určeno jako primární mechanismus, pak zahrnuje další elementárnější mechanismy z nižších úrovní, jako je hnací prvek, ozubené kolo, výfuk atd.
Je to pokrok různých mechanických mechanismů, které umožnily vývoj hodinářské vědy. Tato praxe je od roku 2018 zařazena do soupisu nehmotného kulturního dědictví ve Francii .
První opravdový plně mechanické hodiny se datují od konce XIII -tého století. Od té doby bylo prvním účelem hodin „dát čas“:
K dosažení této servisní funkce „dávat čas“ zůstane základní struktura hodin po staletí v podstatě stejná.
Souhrnná technická analýza nástroje umožňuje vizualizovat jeho uspořádání a zafixovat použitou referenční slovní zásobu.
Mezi základní prvky mechanismu, které odpovídají technické funkci, patří:
Hlavní prvky budou diskutovány v pořadí jejich prezentace, krátce po jejich vývoji.
První hodiny jsou podle hmotnosti. Známá již od starověku , bude tento motor být použit ve středověku v pozoruhodné mechanismy na vodní hodiny . Skládá se hlavně z závaží připevněného k lanu navinutému na bubnu spojeném s ozubením.
Úkolem tohoto motoru je ukládat potenciální energii během opětovného sestavení závaží a poté ji během sestupu obnovit ve formě kinetické energie : vytvořený točivý moment motoru poté přenese svou hnací sílu na převodovku.
Je původně vyroben z kamene, ekonomického materiálu, který lze snadno opracovat. Jeho hustota je řádově 2 500 kg / m 3 . Používá se po několik století, zejména ve stavebních hodinách, bude nahrazeno miniaturizovanými hodinami, jako jsou nástěnné hodiny, váhové hodiny, komody, závažími z litiny, oceli, olova, někdy ve stříbře, jejichž hustoty jsou mnohem vyšší ( 3 až 4krát více), proto menší.
Velmi stará váha kamene.
Hmotnost: jeden z kamene, druhý z litiny.
Váha pohybu kamene; hmotnost vyzváněcí litiny.
Hmotnost železa dědečka.
V původním jednoduché akordu spojuje důraz na bubnu, bude nahrazen v XIX th století ocelovým lanem. V miniaturizovaných hodinách budou vhodnější šňůry, střevní šňůry a řetězy.
BubenVálec se vyznačuje svým průměrem a délkou.
Průměr a délka přímo souvisí s frekvencí navíjení. Například pokud máte buben o průměru 30 cm, který dělá jednu otáčku za hodinu s lanem o průměru 3 cm , a chcete provést pouze jedno navíjení za 24 hodin, musí být délka bubnu větší než 72 cm a to lana musí být 25 metrů. Toto omezení délky lana částečně vysvětluje výšku hodin v budovách a nepřetržitý provoz „hodinového guvernéra“ odpovědného za navíjení a údržbu.
Pro získání délky v průběhu lana bylo samozřejmě možné zvýšit frekvenci navíjení nebo „použít kladku snižující trajektorii závaží o polovinu, vyžadující [někdy] přítomnost druhého závaží“; hmotnost motoru se poté musí vynásobit dvěma, aby se dosáhlo stejného účinku.
Ve XX th století, bude automatická opětovná montáž hmotnost. To je například případ orloje Bourges , automatizace z roku 1994.
V miniaturizovaných hodinách moderní doby, jako jsou komiksy , jsou hmotnosti motoru pohybu a úderu někdy spojeny s ozubenými koly drážkovanými řemenicemi, a ne bubny. Systém poté ukládá protizávaží, které udržuje lanko v drážce řemenice.
Opětovné sestavení závaží, bez ohledu na řešení předpokládané pro pohánění ozubeného kola, vyžaduje malý mechanismus - velmi často rohatku - který umožňuje pohyb motorového prvku pouze v jednom směru, ve směru navíjení. Ruční síla navíjení se přenáší do systému buď pomocí navijáku spojeného s bubnem v prvních hodinách nebo pomocí kliky. U nejnižších vah může například v obchodech stačit klíč; v systému řemenice bude akce navíjení probíhat působením na protizávaží.
Ruční natahování.
Automatické natahování.
Ještě před XV. Stoletím se objevuje hnací síla, která umožní miniaturizaci hodin.
Tato pružina je navinuta uvnitř krabice, hlavně. Během uvolnění nepřímo přenese hnací sílu na ozubené kolo.
Tato pružina typu „plochá spirála“ původně z kalené, popouštěné, modřené oceli, bude později z upravené oceli s vysokou mezí pružnosti typu legovaného kobaltem (Co), chromem (Cr) nebo niklem (Ni). Vypočítává se pro frekvenci vinutí nejméně 24 hodin.
Při prvních použitích není generovaná hnací síla konstantní, s postupem deaktivace se nepravidelně snižuje. K překonání této nevýhody bude použita „raketa“ sousedící s hlavní.
Izolovaná a „uvolněná“ hnací síla.
Pružina hodinového motoru použitá bez válce.
Motorová pružina v hlavni.
Vnitřní pohled na mechanismus.
Vnější pohled na hlaveň motoru.
Hlaveň v situaci v mechanismu.
Starý hlaveň a raketový mechanismus.
Mechanismus in situ.
Pojistková vložka řetězu.
Kompletní raketový mechanismus.
Můžeme poukázat na další mechanismus používaný před objevením rakety německými hodináři, stackfreed, který zpomaluje pohyb pružiny. Jeho nevýhodou byla spotřeba energie při brzdění.
Tyto kotouče jsou vlaky z ozubených kol přenášení kroutícího momentu motoru a pohyb motorové jednotky pro další prvky tohoto mechanismu.
Ozubené kolo se skládá z kola a pastorku namontovány na různých osách; pokud jsou pastorek a kolo namontovány na stejné ose, můžeme hovořit o mobilních zařízeních .
Klasické přímé ozubené kolo.
Vlak se dvěma rychlostmi.
První mobil: kolo a pastorek vedle sebe.
Druhý mobil: kola a hřídele.
Převody byly známy od starověku. Slavný stroj Antikythera z roku 87 př. J.-C. je svědkem; trojúhelníková ozubená kola byla již integrována do tohoto složitého mechanismu, včetně diferenciálního vlaku.
U hodinářství může být ozubení kol různých typů; Na soukolí hodinami budov, profil je pryč z trojúhelníkový na propracovanější, stanoveno metodou pokusu a omylu pak na XVII th a XVIII -tého století, s více vědeckých profilů: planetární profil a profil evolventy o umožňujícím přenos kružnice válcováním, tedy bez prokluzu a teoreticky bez tření.
Každý ozubený prvek je vyroben ze specifických materiálů:
Kolo je prvek s největším průměrem. Tyto kovy, původně vyrobené ze železa, poté z oceli, byly často nahrazovány mosazí nebo ještě lépe bronzem , méně oxidovatelnými slitinami a menším třením.
PastorekJde o označení kola s malým průměrem v rychlostním stupni. Točí se rychleji než kolo. Z tohoto důvodu má tendenci se rychleji opotřebovávat. Pastorky byly proto vyráběny nejčastěji ze železa a poté z oceli ošetřené ke zmírnění tohoto opotřebení. Z použití výše uvedených materiálů existuje výjimka: dřevěné převody hodin vyrobené ve Schwarzwaldu a někdy ve Španělsku .
U hodinářství jsou důležité převodové poměry: například mezi zobrazením hodin a sekund je třeba dosáhnout poměru 1/3600. To znamená konstrukci pastorků s co nejmenším počtem zubů (u zubů pastorků povolání také říká křídla).
osy, známé jako „hřídele“ pro osy s velkým průměrem ve srovnání s jejich délkou, dostávají pastorek. Materiály používané po celé věky se ze zřejmých důvodů odporu změnily ze železa na upravené oceli. Jejich válcové nebo otočné konce jsou neseny ložisky nebo pouzdry integrovanými do struktury klece.
První hodiny s jednoduchým mechanismem měly pouze „hodinové kolo“.
Na konci tohoto zubu byly:
Ve více moderních hodinách a hodinkách je základním zubem „minutový zub“; přenáší pohyb na minutovou stopu, sekundární ozubené kolo umístěné pod číselníkem, které sděluje rotaci minutového pastorku hodinové ručičce.
Minutové kolo (žlutě) a časovač (fialově) pro hodiny.
Scénář v pohybu.
Další konfigurace, perspektivní pohled.
V jednoduchém soukolí je převodový poměr roven součinu počtu zubů hnacích kol děleno hnanými koly.
S:
V časovači hodin Huygens, který převzal Bion (viz výše) a který sděluje rotaci minutového pastorku hodinové ručce, máme:
Přenosový poměr je (30 x 6) / (30 x 72) nebo 1/12, což dobře odpovídá skutečnosti, že hodinová ručka dělá jednu otáčku číselníku, když minutová ručka dělá dvanáct.
Do pohybu mohou být zapojeny i další ozubená kola, zejména komplikované hodinářské nástroje: hodiny, kyvadla, hodinky, na kterých jsou zobrazeny jiné údaje než hodiny, minuty a sekundy, například datum, denní pohyb Slunce., Fáze Měsíce, zvěrokruhu atd.
Úderový mechanismus, další konkrétní převodový stupeň, bude dále integrován do úderového mechanismu.
Pohyb jednoduchého hodinového mechanismu jako hmotnostní hodiny má tři prvky: motor, ozubnicové a regulátor.
Bez regulátoru je sestup hmotnosti motoru rovnoměrně zrychlený přímočarý pohyb . Bude přenášen na ozubené kolo ve formě rovnoměrně zrychleného kruhového pohybu, což je pohyb, který není vhodný pro pravidelnou indikaci hodin.
Funkce „regulátor“ zajistí, že pohyb převodového ústrojí bude pravidelný a dostatečně pravidelný, aby byl považován za oko jako kruhový uniforma . To bude vynález, který bude narození mechanických hodin na úsvitu XIV -tého století.
Regularizace pohybu je získána ze dvou důvěrně propojených prvků: úniku a oscilátoru, které se vyvinuly společně.
Je to první uznávaný regulátor, který byl poprvé popsán v roce 1385 a používal se více než šest století. Skládá se ze tří prvků:
Přesnost tohoto typu regulátoru byla podle autorů řádově půl hodiny až hodinu denně. Tato variabilita však nikdy nebyla pozorována měřením.
Za únikový mechanismus lze pro studium považovat:
"Je tolik výfuků, kolik je slavných hodinářů!" »Vyhlásil Jean-André Lepaute v roce 1755. Životopis Louis Moinet , vynalezený v roce 1816 a dnes stále funkční a zachovaný v Saint-Blaise (NE), porazil při 216 000 vibracích za hodinu, díky čemuž byl Louis Moinet l vynálezcem vysoké frekvence z hlediska výfukových plynů .
Dnes existuje více než 2 500, které lze seskupit do rodin. Můžeme citovat: výše popsaný únik tyče, který se přizpůsobí různým typům oscilátorů, únik páky, únik válce, únik páky, únik čepu atd.
Po dvoře.
Na kotvě.
Válec.
S pákami.
S kotníky.
S kotníky.
Existují pouze tři typy oscilátorů nebo regulátorů : foliot , kyvadlo a rovnováha .
Projekt kyvadlových hodin Galileo, čerpající z roku 1659.
První kyvadlové hodiny od Huygense zvané pirueta, 1658.
Druhé hodiny Huygens, cykloidní kyvadlo, 1673.
Hodiny se sekundami, podrobně popsáno, 1709.
Kyvadlo přizpůsobené úniku kotvy.
Existuje asi deset odrůd.
První kyvadlo? nazývaný také korunovaný foliot, Dondi, 1364.
Vyvažovací kolo, jednoduchý setrvačník, s krajním únikem.
Spirálová rovnováha.
Jarní vyvážení , měřítko, 1753.
Bimetalové nebo kompenzační vyvážení.
Vyrovnávací rovnováha v situaci.
Jak název napovídá, „uzavírá“ celý mechanismus různých typů hodinářských nástrojů.
Na prvních hodinách, ať už vnitřních nebo pro budovy, byla její struktura, obvykle ve tvaru rovnoběžnostěnu, tvořena soustavou železných tyčí spojených klíny, jakési šikmé klíče. Později budou tyto rohy být nahrazeny čepy a šrouby, ale kostra bude trvat až do XIX th století do hodiny budov. Později se zároveň klec promění v litinový rám pro takzvané horizontální zvonové hodiny.
Montážní kovaný klín, ca. 1500.
Železná klec, s kolíky, 1546.
Tady, šroubované a klíčované prvky, XVIII th století.
Litinový rám pro vodorovné hodiny, 1910.
Ostatní litinový rám, XX th století.
Mosaz výhodně nahradí železo v miniaturizovaných hodinách, ať už uvnitř nebo na cestách. Struktura druhé bude výsledkem shromáždění desek spojených sloupy; čtvercový, šestihranný, bude také přizpůsoben kruhovému tvaru hodinek.
Železné lucerny, ca. 1500.
Platina A a B a sloup Z v hodině Huygens, 1673.
Námořní hodiny, hlavně z mosazi, 1763.
Hodinky s paluby a pilířů mosazi, XVI -tého století.
Jednou z funkcí klece je podepření os pohyblivých částí na jejich koncích.
Původně to byly jen jednoduché otvory vyvrtané do desek nebo sloupů, otvory, jejichž tvar byl někdy čtvercový, do hodin věže. Přídavné prvky, ložiska nebo ložiska, zlepší vodicí funkci os. Přesnější a přizpůsobené mazání, zejména u olejových třepaček, budou vzájemně zaměnitelné. První ocel nebo bronz, budou nahrazeny v některých místech hodinek tím, že „ kameny “ z XVIII -tého století. Budou to přírodní kameny (granát, achát, diamant) nebo syntetické (korund, rubín), materiály, které snižují tření a tím snižují opotřebení kontaktních povrchů.
Některá mosazná nebo bronzová ložiska.
Válcový čep a kamenná podložka .
Pivot známý jako „kuželovitý“ a jeho kamenný protikus.
Indikátory jsou ciferník a ručičky . Umožňují splnění hlavní funkce hodinářského nástroje: „dát čas“.
Často jsou prezentovány společně v popisném a uměleckém rámci, pokud jde o styl hodin nebo hodinek. Zde bude vyvinut pouze historický aspekt těchto dvou prvků.
První hodiny byly slepé, to znamená, že neměly ani ciferník, ani ruku; prostě zazvoní. Tato zvuková informace, která se objeví jen jednou za hodinu, ve „stávkující hodině“, bude rychle doplněna nepřetržitým zobrazením, nejprve umístěním pevného indexu před hodinově odstupňované kolo, poté díky vytáčení pár jehel. Ciferník, integrální s klecí nebo před ním, pak obsahuje 24hodinové dělení a ručka je jednoduchá. Tato ruka, připevněná ke konci hodinového kola, nemá pevný směr otáčení, může se otáčet ve směru hodinových ručiček nebo retrográdně. To vše se odehrává před 1400 .
24hodinové kolo Astrarium v Dondi : U indexu je to 22 hodin (1348-1364).
24hodinové hodiny z florentského dómu s číslem proti směru hodinových ručiček (1443).
Hodiny 24 hodin po směru hodinových ručiček, náměstí svatého Marka v Benátkách (pozdní XV th století).
Vývoj hodinových ciferníků bude mít za následek nejprve zobrazení dvakrát dvanáct hodin, čímž se omezí počet zazvonění, poté otočení číselníků o dvanáct hodin a v Itálii dokonce o šest hodin .
Vytočte 2krát 12 hodin hodin katedrály v Chartres (1528).
Vytočte 12 hodin Gros Horloge v Rouenu (vytáčení 1527).
Ciferník 6 hodin Quirinal Palace v Římě .
Dvojice číselných čísel může kromě indikace času poskytnout další informace odpovídající různým komplikacím hodin (směr Slunce, Měsíce atd.). Tento multi-display bude důsledkem astronomických hodin , z XV -tého století. Hodinová ručička uvidí vzhled svou malou sestru, na minutovou ručičkou před koncem XVI th století, na dceřiné číselníku. Ona se připojí po změně velikosti, hodinovou ručičkou na hodinách od středu ke konci roku v XVII -tého století, kvůli anglického hodináře Daniel QUARE v roce 1686. Je zajímavé si povšimnout, že zde na přelomu číselníku „„ Interval „hodin“ je [teoreticky] rozdělen na čtyři pro jednoruční hodiny, pět pro dvouruční hodiny. "
Hodiny Tycho Brahe v pomocných číselnících 1598.
Na konci XVI th století, Tycho Brahe měl hodiny, které indikují podruhé. Jeden z nich měl 1200 zubové kolo o průměru dvou loket (asi 80 cm ), ale nebyl spokojen s jejich přesností; později se objeví sekundová ručička , pravděpodobně díky použití kyvadla Huygensem kolem 1660-1673 a potřebám v astronomii: v letech 1670-1680 ve Francii astronomové jako Jean Picard , Jean Richer , Dominique Cassini používá kyvadlové hodiny, jejichž přesnost je dána na několik sekund za 24 hodin. Čtení bude nejprve provedeno pomocí kyvadla, v roce 1671, poté na sekundárním číselníku před rokem 1709 a nakonec se sekundová ručička připojí ke středu číselníku v roce 1730.
Nástěnné hodiny Bion seconds, 1709.
Dědečkovy hodiny od Lepaute , ca. 1770.
Centrální použité hodiny Möllinger .
V té době bude jiná jehla označovat kalendáře .
Zde uvažovaný displej je analogový . Ve druhé polovině XX -tého století, jiný typ ukazatele vyjde, digitálním displejem, kde se jehly zmizí z talíře, který již slouží jako rámec.
První hodiny byly výlučně „nápadné“. Uvedli konkrétní čas, čas vstávání, například v náboženských komunitách. O několik desetiletí později měla inovace udeřit každou hodinu řadou úderů odpovídajících času danému časovým mechanismem. Pokroky spojené s potřebami uživatelů přinesly komplikace základního vyzvánění.
Budeme tedy v zásadě rozlišovat následující mechanismy:
Bez ohledu na to, co zvonění předpokládá, je to kolo hodin, které je vyzváno, aby vyrazilo zvonění.
Je to nejjednodušší a nejstarší typ vyzvánění. Bohužel tyto zdroje jsou před prakticky neexistuje XVI E století.
Popis principuÚderový mechanismus (na obrázku žlutě) je naroubován na hodinovou klec, takže hodinový strojek může spustit mechanismus. Ten má hmotnost motoru a výfuk tyče, který bude působit na úderné kladivo.
Výfukový systém není vyvážený, hmotnost motoru je stanovena metodou pokusů a omylů, aby nebyl pohyb příliš zrychlen.
Pokud je na takzvaném hodinovém kole k dispozici n měřidel, může se za předpokladu, že je zvýšena hmotnost motoru, několikrát vypnout.
Tento budík je vypůjčen z Encyclopédie od Diderota a d'Alemberta , 1763.
Čelní pohled na budík se zvýrazněným nastavovacím kolečkem.
Stávkující mechanismus je pouze zvýrazněn.
Situace mechanismu.
Souhrnné komentáře:
Souvisí to s vynálezem počítání zásahů. První hodiny, které udeřily do hodin, jsou milánské hodiny z roku 1336; nezdá se, že by o tom byla nějaká technická dokumentace. Jeden z prvních dochovaných důkazů o tomto typu mechanismu je viditelný na hodinách katedrály v Salisbury z roku 1386 (viz níže).
Zvoní na počítacím koleOvládá se pomocí kola opatřeného zářezy, jejichž rozteč reguluje počet úderů.
Popis principuPokud jde o výstražný mechanismus, úder hodin začíná být naroubován na klec hodin, paralelně s pohybem, takže zub „hodin“ hodin může spustit mechanismus prostředníkem. vozovka působící na uvolňovací páku. Tento úderový mechanismus se skládá ze stejných prvků jako pohybový mechanismus, tj. Motor, ozubené kolo, regulátor:
Zjednodušené schéma mechanismu.
Příklad mechanismu.
Příklad na hodinách v katedrále v Salisbury (1386).
Tento typ zvonění může při ovládání rukou „odpočítávat“ (vyzvánění nepravdivé nebo bez korespondence s displejem). Počítací kolečko se bude používat až do 20. let 20. století. Chaperon se objeví později, má stejný tvar a stejnou funkci, ale jeho chování se bude lišit (upevnění na hřídeli hlavně).
Jedná se o zvon, u kterého je počet úderů regulován buď polohou čela, jehož zuby aktivují zvedání kladiva. U hodin Comtoise je hrábě nahrazeno stojanem. Tyto dva typy vyzvánění se neodpočítávají.
Shrnutí principZvonkohra se spouští jako zvonkohra počítacího kola: vozovka spojená s minutovým kolem bude působit každou hodinu pomocí kolíku na spouštěcí páce bc . To má za následek, mimo jiné, zvýšení společný d připevněnou k malé spouštěcí A, který se uvolní brzdou; poté začne fungovat úderový mechanismus.
Hodinový úder je získán z vačky zvané limaçon, vystředěné a orientované na hodinovém kole. Dvanáct hodin do stávky odpovídá dvanácti sektorům této vačky ve vztahu k poloze hodinové ručičky; zvonění otrocké hodinové ručičce se tedy neodpočítává. Na této vačce snímací tyčinka g umožní sestup hrablí po jeho uvolnění vymazáním eseje současně s uvolněním zastavovacího kola: v poloze I na hlemýždě sestupuje hrábě z jednoho zubu, v poloze III sestupuje ze tří zubů ... až do dvanácti zubů v poloze XII. Sestup X zubů umožní zasáhnout X záběrů na časové X .
Jedná se o zrušení raku nebo čárka s o zastavení kola, které zvýší rake podle jednoho zubu na každém kroku a která přikáže úder kladiva (mechanismus není zobrazen). Když je shrnovač zcela zvednutý, páka bc byla spuštěna dolů, podstavec se nakloní, zastaví shrnovač v počáteční vysoké poloze a páka a zablokuje zastavovací kolo jeho čepem h .
Na Comtoises je hrábě nahrazeno hřebenem; jeden konkrétní web dobře popisuje úderový mechanismus jako celek s ilustracemi.
"Tento vyzváněcí tón k nám přichází z Anglie, byl upraven pro hodinky pánů. Edouard BARLOW a Daniel QUARE." Ve Francii to byl Honoré PONS, kdo podal patent na „hrábě zvonící pro hodiny Paříže“ v roce 1829 “ .
Týkají se konkrétních indikátorů nebo propracovaných vyzváněcích tónů.
: dokument použitý jako zdroj pro tento článek.