אילו גורמים משפיעים על דיוק הזמן של שעונים מכניים

דיוק הזמן של שעונים מכניים מושפע מגורמים רבים. באופן כללי, הם בעיקר שמונת הגורמים העיקריים הבאים 8:

1, השפעות חיצוניות

אלו השפעות שונות שמקורן מחוץ לשעון, בהתאם לסביבת העבודה שלו. אמצעים נפוצים כוללים: עיצוב עמיד בפני זעזועים, עיצוב עמיד במים, עיצוב אנטי-מגנטי ומארזים חיצוניים מגנים נוספים. מפרקי קרדן משמשים לעיתים קרובות בכרונומטרים ימיים מדויקים כדי לשמור עליהם מאוזנים במהלך תנועה סוערת.

2, חיכוך  
   
לחיכוך יש בדרך כלל השפעות חיוביות ושליליות כאחד. יש לו היבטים חיוביים, כגון גלגלי דקות המותאמים בחיכוך, חיכוך בין הקפיץ הראשי של שעון אוטומטי לבין דופן התוף, ונעילה עצמית של ברגים. מצד שני, חיכוך מוביל לירידה ביעילות התמסורת ולשחיקת רכיבים, ובכך משפיע על דיוק הזמן. פתרונות נפוצים כוללים: שיפור תנאי השימון על ידי בחירת שמני סיכה שונים בהתאם לדרישות שונות; שימוש במיסבי אבני חן או במנערות; ושיפור תנאי דופן השן של גלגלי השיניים, כולל אימוץ פרופילי שיניים מצומדים מדעיים ושיפור גימור פני השטח. עם זאת, דפנות השיניים בדרך כלל אינן משומנות (במקרים כאלה, ההתנגדות הנוצרת על ידי צמיגות שמן הסיכה עלולה להיות גבוהה יותר מאשר חיכוך).

3, ווסת

הווסת הוא מבנה כלכלי שמקל על כיוון הזמן, אך הן התיאוריה והן הפרקטיקה מאשרות שהוא משפיע על האיזוכרוניזם של המערכת ועלול גם ליצור שגיאת מיקום. שגיאות זמן אלו הן אקראיות יחסית ולא ניתן לפצות עליהן או לבטל אותן. פתרונות כוללים: מזעור המרחק בין פיני הווסת הפנימיים והחיצוניים; עם זאת, הגישה הטובה ביותר היא ללא ווסת כלל ולכוון את הקצב על ידי שינוי מומנט ההתמד של גלגל האיזון, כגון מערכת הכיוון Microstella של Rolex.

4, מנגנון מילוט

ההשפעה של מנגנון המילוט היא בעיקר ההשפעה המופעלת על מערכת הקפיץ-מאזן במהלך תהליך העברת האנרגיה. מערכת הקפיץ-מאזן יכולה לשמור על תדר תנודות קבוע רק בתנאים של תנודות חופשיות; ברור שתהליך העברת האנרגיה של מנגנון המילוט ישפיע על תדר תנודות זה. התיאוריה מצביעה על כך שכאשר תהליך ההעברה קרוב לנקודת האיזון של גלגל האיזון, השפעה זו מופחתת. הפתרונות כוללים: שימוש במנגנון מילוט מדויק, כגון מנגנון מילוט נתיק (detent), שבו העברת האנרגיה מתרחשת בסמוך לנקודת האיזון, זווית הדחיפה קטנה מאוד, והפגיעה שולית יחסית חד זאת ועוד, הדחיפה החד-כיוונית שלו מעניקה למערכת הקפיץ-מאזן מרחב רב יותר לתנודות חופשיות (בהקשר זה, השגיאה היחסית יכולה להיחתך בחצי!). כמובן, מנגנון המילוט השוויצרי מסוג מנוף (lever) כולל יתרונות של אומנות סאונד וקלות לכוונון, מה שהופך אותו למנגנון המילוט המרכזי בשעונים מכניים בינלאומיים כיום. עם זאת, יש למזער את זווית הדחיפה ככל האפשר במהלך התכנון. כדי לצמצם את השפעת מנגנון המילוט על התייחסות מדידת הזמן, אומגה השוויצרית הציגה את מנגנון המילוט הקואקסיאלי (co-axial), המצאה מאת ד"ר ג'ורג' דניאלס מבריטניה, אם כי מנקודת מבט של עקרון פעולה, הוא מהווה שילוב של מנגנון מילוט המנוף ומנגנון המילוט הנתיק.

5, השפעת טמפרטורה

השפעת הטמפרטורה באה לידי ביטוי בשתי דרכים עיקריות: ראשית, שינויי טמפרטורה משנים את אורך העבודה של קפיץ השער תוך שינוי בו-זמני של מقت (moment) ההתמדה של גלגל האיזון, המשפיע ישירות על דיוק מדידת הזמן; שנית, שינויי טמפרטורה משפיעים על צמיגות שמן הסיכה ועל יעילות ההעברה, ובכך משפיעים על מדידת הזמן. שיטות להתמודדות עם כך כוללות: אימוץ מערכת קפיץ-מאזן דו-מתכתית מפוצלת המפצה על טמפרטורה; שימוש בחומרי סגסוגת מיוחדים לייצור קפיץ השער וגלגל האיזון כך שיספקו מידה מסוימת של פיצוי טמפרטורה בטווח טמפרטורות הפעולה (8°–38°); ושימוש בסיכות רגולטור ניידות לפיצוי טמפרטורה. נעשה שימוש בשמני סיכה סטנדרטיים, בעוד שעבור תנאי טמפרטורה קיצוניים, כגון ה-Moonwatch של אומגה, נעשה שימוש בסיכה ללא שמן או בסיכה מוצקה.

6, שדות מגנטיים

שדות מגנטיים משפיעים ביותר על קפיץ השערה, משנים את מודול האלסטיות שלו וגורמים לקפיץ השערה להתעוות תחת פעולת השדה המגנטי, מה שיוצר מאמץ נוסף. במקרים חמורים, שדות מגנטיים עלולים לגרום לכхיכות של סดות קפיץ השערה להידבק זו לזו, מה שפוגע קשות בדיוק מדידת הזמן. הפרון הוא: שימוש בחומרים אנטי-מגנטיים.

7, שיווי משקל של קפיץ השערה

בקפיץ שערה שטוח סטנדרטי, מרכז הכובד שלו משתנה בהתאם לזווית הנטייה של גלגל האיזון, ותחת פעולת כוח הכבידה, הוא מייצר שגיאת מיקום. הפתרונות כוללים: אימוץ קפיץ מעל-כריכה (קפיץ בריגה) שבו המרכז מתכווץ ומרכז הכובד אינו משתנה עם זווית הנטייה; שימוש בקפיצי שערה גליליים עם עקומות סיום של פיליפס המותאמות בסימטריה עליונה ותחתונה; שימוש בקפיצי שערה ישרים; מבחינה היסטורית, נעשה שימוש בקפיצי שערה כדוריים המציעים ביצועים מעולים, אך מלאכת היד שלהם ירודה, ולכן הם כמעט אינם מיושמים בפועל.  
 
    8, שיווי משקל של גלגל האיזון

האיזון של רכיבי גלגל האיזון משפיע ישירות על שגיאת המיקום, ואיזון סטטי של מכלול גלגל האיזון הוא דרישה בסיסית.

אם הגורמים הנ"ל אידיאליים יחסית ומדידת הזמן של השעון יציבה יחסית, ניתן לשפר באופן מקיף את ביצועי מדידת הזמן באמצעות איזון דינמי של השעון. יש שיטה מיוחדת מאוד: העיקרון הוא שכאשר משרعت גלגל האיזון מגיעה ל-220 מעלות, לדחפים שונים המועברים לגלגל האיזון אין השפעה על התדר. מישהו השתמש פעם במנגנון כוח קבוע המותקן על גלגל המילוט כדי לשלוט על המשרעת כך שתישאר ליד 220, וזוהי גם שיטה בת-ביצוע.