Yksityiskohtainen opas mekaanisten kellojen valmistukseen, rakenteeseen ja toimintaperiaatteisiin

Kellot keksittiin noin 16-luvun alussa, ja alun perin niiden voimanlähteenä käytettiin painovoimaa. Tällaiset kellot voitiin asettaa vain kiinteään paikkaan, kuten korkeissa rakennuksissa tai seinillä roikkuviin suuriin kelloihin, joissa käytettiin hihnapyörän ympäri kierrettyihin ketjuihin ripustettuja rautapainoja. Myöhemmin niiden käyttövoimaksi keksittiin jousijännitys, joka on nykyään kelloissa käytettävä vetojousi. Näiden kellojen kokoa pienennettiin huomattavasti, noin kananmunan kokoisiksi, ja niitä voitiin kantaa taskussa. Tämä oli nürnbergiläisen lukkosepän keksimä Nürnbergin muna. Jokainen näiden kellojen osa valmistettiin kokonaan käsin, mikä teki niistä työvaltaisia ja aikaa vieviä, ja jokainen valmistettu kello oli ainutlaatuinen. Vasta 19-luvulla, koneellisen valmistuksen asteittaisen kehittymisen myötä, laatua voitiin alkaa valvoa. Vielä tänäkin päivänä kellojen rakenteiden terminologia on erittäin epäjohdonmukaista, ja monilla osilla on useita eri nimiä tai käännöksiä jopa samalla alueella, eikä kellojen komponenteille ole maailmanlaajuisesti yhtenäisiä säädöksiä. Tämän seurauksena sveitsiläinen koneistovalmistaja ETA otti ensimmäisenä käyttöön numerot niiden edustamiseen, mikä mahdollisti kelloseppien hankkia ja sovittaa komponentteja tarkasti. Vaikka eri merkkien koneistojen nimet saattavat olla samoja, rakenteellisia eroja on silti olemassa ja viitekoodit vaihtelevat. Kellojen toiminta perustuu vipuperiaatteeseen, joka muistuttaa pitkälti edestakaisin heilahtelevaa heiluria. Perustoimintajärjestys kulkee vetojousesta keskirattaalle, kolmannelle rattaalle, neljännelle rattaalle, käyntirattaalle, ankkurille ja liipottimelle, jota seuraa yksinkertainen harmoninen liike, jossa liipottimen vastavoima palauttaa ankkurin takaisin alkuperäiseen asentoonsa.

Jousikotelo on teräsnauhan kireydestä syntyvä voimanlähde. Yleisesti ottaen jousikotelo, joka tunnetaan myös ensimmäisenä rattaana, koostuu vetojousesta, jousikotelon rungosta ja kannesta, ja se käyttää räikkäratasta voiman välittämiseen keskirattaalle ja muille rattaistoille. Se on kellon toiminnan kannalta tärkein perusrakenne, aivan kuten ihmisen vatsa, joka muuntaa nautitun ravinnon energiaksi. Koska tämä yksinkertainen rakenne on kätevä ja tehokas, se on muuttunut hyvin vähän antiikin ajoista nykypäivään.

Kun kuulet kellon tikittävän kuin metronomi, joka heilahtelee lakkaamatta, kellotaulun sekuntiosoitin liikkuu rytmissä lyöntien kanssa, mikä saa meidät välittömästi tuntemaan ajan jatkuvan ja nopean kulumisen. Tämä rytmikäs ääni syntyy, kun liipotin altistuu voimalle ja reagoi takaisin käyntihaarukkaan. Liipotinjärjestelmä on valmistettu metalliseoksista ja se hyödyntää hiusjousta vastavoiman luomiseksi, mikä työntää käyntikiven takaisin ja palauttaa käyntihaarukan. Täydellinen liipotin värähtelee tyypillisesti jatkuvasti 225–270 asteen amplitudilla pitäen ajan elossa loputtomiin.

Aiemmin mainittujen vetojousen ja liipotimen lisäksi kellon päärakenteen keskellä oleva ratasisto on myös keskeinen osa, joka pitää ajan käynnissä, toimien paljolti kuin ihmisen veri, joka vastaanottaa jatkuvasti jousikotelosta välittyvää voimaa. Tämä ratasisto sisältää: (1) keskirattaan, joka tunnetaan myös nimellä keskiratas tai 2nd ratas; (2) kolmannen rattaan, joka tunnetaan myös nimellä kolmas ratas tai 3rd ratas; (3) neljännen rattaan, joka tunnetaan myös nimellä neljäs ratas tai 4th ratas; (4) käyntirattaan, joka tunnetaan myös nimellä viides ratas tai käyntiratas. Nämä rattaat vastaavat kukin tuntien, minuuttien, sekuntien ja isokronisen rytmin toiminnoista. Kaikki voima alkaa vetojousesta, joka lähettää voiman keskirattaalle, kolmannelle rattaalle, neljännelle rattaalle, käyntirattaalle ja käyntihaarukalle, ja sieltä edelleen liipotimelle. Liipotimen vastavoima vaikuttaa sitten käyntihaarukkaan palauttaakseen sen aiempaan asentoonsa, mikä mahdollistaa koko toimintasyklin toistumisen loputtomiin.

Arkipäivässämme näemme kellojen tunti-, minuutti- ja sekuntiosoittimet – miten ne jakautuvat ratasistukan kautta? Kun jousivoima syöttää virtaa keskirattaalle, keskiratas pyörii nopeudella 1 kierros per 60 minuuttia. Kun liike etenee kolmannelle rattaalle, välityssuhteen muutos alkaa tapahtua, ja siirtyessään neljännelle rattaalle se pyörii nopeudella 1 kierros per 60 sekuntia. Siksi minuuttiosoittimen näyttö syntyy keskirattaan akselista ja sekuntiosoittimen näyttö neljännen rattaan akselista. Tuntiosoittimen näyttö puolestaan syntyy ylälevyssä sijaitsevasta tuntirattaasta, joka on yhdistetty minuuttirattaaseen. Useimmat huomaavat, että joissakin kelloissa on pieni sekuntitaulu kello 6 tai kello 9 kohdalla; tämä määräytyy neljännen rattaan sijoittelun mukaan. Lisäksi keskisekuntiosoittimen rakenne edellyttää ylimääräisen välitysrattaiston asentamista neljännelle rattaalle, mikä mahdollistaa sekuntiosoittimen paikan muuttamisen. Onko asiantuntemuksenne kelloharrastajina kasvanut merkittävästi tämän yksityiskohtaisen selityksen jälkeen??