Mitkä tekijät vaikuttavat mekaanisten kellojen käyntitarkkuuteen

Mekaanisten kellojen käyntitarkkuuteen vaikuttavat monet tekijät. Yleisesti ottaen ne ovat pääasiassa seuraavat 8 päätekijää:

1, Ulkoiset vaikutukset

Nämä ovat erilaisia kellon ulkopuolelta tulevia vaikutteita, jotka riippuvat sen käyttöympäristöstä. Yleisesti käytettyjä toimenpiteitä ovat: iskunkestävä rakenne, vedenkestävä rakenne, antimagneettinen rakenne ja ylimääräiset suojaavat ulkokuoret. Kardaaniniveliä käytetään usein tarkkuusmerikronometreissä pitämään ne vaakatasossa kovan liikkeen aikana.

2, Kitka  
   
Kitkalla on yleensä sekä positiivisia että negatiivisia vaikutuksia. Sillä on positiivisia puolia, kuten kitkasovitteiset minuuttirattaat, automaattikellon vetojousen ja jousikotelon seinämän välinen kitka sekä ruuvien itselukittuminen. Toisaalta kitka heikentää voimansiirron hyötysuhdetta ja aiheuttaa komponenttien kulumista, mikä vaikuttaa kellon käyntitarkkuuteen. Yleisiä ratkaisuja ovat: voiteluolosuhteiden parantaminen valitsemalla eri voiteluöljyjä eri vaatimusten mukaan; jalokivilaakereiden tai täristimien käyttö; sekä hammaspyörien hampaiden kylkien kunnon parantaminen, mukaan lukien tieteellisten konjugaattihammasprofiilien käyttöönotto ja pinnan viimeistelyn parantaminen. Hampaiden kylkiä ei kuitenkaan yleensä voidella (tällaisissa tapauksissa voiteluöljyn viskositeetin aiheuttama vastus voi olla suurempi kuin kitka).

3, Käynnin säädin

Käynnin säädin on taloudellinen rakenne, joka helpottaa ajan asettamista, mutta sekä teoria että käytäntö vahvistavat, että se vaikuttaa järjestelmän isokronismiin ja voi myös aiheuttaa asentovirhettä. Nämä käyntivirheet ovat suhteellisen satunnaisia, eikä niitä voida kompensoida tai kumota. Ratkaisuja ovat: säätimen sisä- ja ulkotappien välisen etäisyyden minimoiminen; paras lähestymistapa on kuitenkin luopua säätimestä kokonaan ja säätää käyntinopeutta muuttamalla tasapainopyörän hitausmomenttia, kuten Rolex-kellojen Microstella-säätöjärjestelmässä.

4, Käyntilaite

Käyntilaitteen vaikutus on ensisijaisesti se voima, joka kohdistuu liipotin- ja hiusjousijärjestelmään energiansiirron aikana. Liipotin- ja hiusjousijärjestelmä voi ylläpitää vakiota heilahtelutaajuutta vain vapaan heilahtelun olosuhteissa; on selvää, että käyntilaitteen energiansiirtoprosessi vaikuttaa tähän heilahtelutaajuuteen. Teoria osoittaa, että kun siirtoprosessi tapahtuu lähellä liipottimen tasapainopistettä, tämä vaikutus vähenee. Ratkaisuja ovat muun muassa tarkkuuskäyntilaitteen, kuten kronometrikäynnin, käyttö, jossa energiansiirto tapahtuu lähellä tasapainopistettä, impulssikulma on hyvin pieni ja vaikutus on myös suhteellisen vähäinen. Lisäksi sen yksisuuntainen impulssi antaa liipotin- ja hiusjousijärjestelmälle enemmän tilaa vapaaseen heilahteluun (tässä suhteessa suhteellinen virhe voidaan puolittaa!). Sveitsiläisellä ankkurikäynnillä on tietenkin vankan ammattitaidon ja helpon säädettävyyden edut, minkä vuoksi se on nykyään valtavirran käyntilaite kansainvälisissä mekaanisissa kelloissa. Siitä huolimatta impulssikulma tulisi suunnittelussa minimoida mahdollisimman paljon. Vähentääkseen käyntilaitteen vaikutusta ajanoton vertailukohtaan, sveitsiläinen Omega esitteli koaksiaalisen käyntilaitteen, joka on brittiläisen tohtori George Danielsin keksintö, vaikka toimintaperiaatteen näkökulmasta se on ankkurikäynnin ja kronometrikäynnin hybridi.

5, Lämpötilan vaikutus

Lämpötilan vaikutus ilmenee kahdella pääasiallisella tavalla: ensinnäkin lämpötilan muutokset muuttavat hiusjousen työpituutta ja samalla liipottimen hitausmomenttia, mikä vaikuttaa suoraan ajanoton tarkkuuteen; toiseksi lämpötilan muutokset vaikuttavat voiteluöljyn viskositeettiin ja siirtotehokkuuteen, mikä siten vaikuttaa ajanottoon. Menetelmiä tämän ratkaisemiseksi ovat: bimetallisen, lämpötilakompensoidun liipotin- ja hiusjousijärjestelmän käyttöönotto; erityisten metalliseosmateriaalien käyttö hiusjousen ja liipottimen valmistuksessa siten, että ne tarjoavat tietynasteisen lämpötilakompensoinnin käyttölämpötila-alueella (8°–38°); sekä siirrettävien säätötappien käyttö lämpötilakompensointiin. Tavallisia voiteluöljyjä käytetään, kun taas äärimmäisissä lämpötilaolosuhteissa, kuten Omegan Moonwatch-mallissa, käytetään voitelematonta tai kiinteää voitelua.

6, Magneettikentät

Magneettikentillä on suurin vaikutus liipottimen spiraaliin, sillä ne muuttavat sen kimmokerrointa ja saavat spiraalin muotoutumaan magneettikentän vaikutuksesta, mikä synnyttää ylimääräistä jännitystä. Vakavissa tapauksissa magneettikentät voivat saada spiraalin kierrokset tarttumaan toisiinsa, mikä vaikuttaa vakavasti käyntitarkkuuteen. Ratkaisuna on käyttää antimagneettisia materiaaleja.

7, Spiraalin tasapaino

Tavallisessa litteässä spiraalissa sen painopiste muuttuu liipottimen heilahduskulman mukaan, ja painovoiman vaikutuksesta tämä aiheuttaa asentovirhettä. Ratkaisuja ovat: Breguet-spiraalin (yläkäyrä) käyttö, jolloin keskusta supistuu eikä painopiste muutu heilahduskulman mukaan; lieriömäisten spiraalien käyttö, joissa on symmetrisesti ylhäällä ja alhaalla Philips-päätekaaret; suorien spiraalien käyttö; historiallisesti on käytetty pallomaisia spiraaleja, jotka tarjoavat erinomaisen suorituskyvyn, mutta niiden valmistus on vaativaa, joten niitä käytetään käytännössä harvoin.  
 
    8, Liipottimen tasapaino

Liipottimen osien tasapaino vaikuttaa suoraan asentovirheeseen, ja liipotinkokonaisuuden staattinen tasapaino on perustavanlaatuinen vaatimus.

Jos edellä mainitut tekijät ovat suhteellisen ihanteellisia ja kellon käynti on melko vakaata, käyntitarkkuutta voidaan parantaa kokonaisvaltaisesti kellon dynaamisella tasapainotuksella. On olemassa hyvin erityinen menetelmä: periaatteena on, että kun liipottimen heilahduskulma saavuttaa 220 astetta, erilaisilla liipottimeen kohdistuvilla impulsseilla ei ole vaikutusta taajuuteen. Joku on kerran käyttänyt käyntirattaaseen asennettua vakiovoimamekanismia pitämään heilahduskulman lähellä 220 astetta, mikä on myös toimiva menetelmä.