Aké faktory ovplyvňujú presnosť chodu mechanických hodiniek

Presnosť chodu mechanických hodiniek je ovplyvnená mnohými faktormi. Všeobecne povedané, ide hlavne o nasledujúcich 8 hlavných faktorov:

1, Vonkajšie vplyvy

Ide o rôzne vplyvy pochádzajúce z vonkajšieho prostredia hodiniek, ktoré závisia od ich pracovných podmienok. Bežne používané opatrenia zahŕňajú: konštrukciu odolnú voči nárazom, vodotesnú konštrukciu, antimagnetickú konštrukciu a dodatočné ochranné vonkajšie puzdrá. Kardanové závesy sa často používajú pri presných námorných chronometroch, aby sa udržali vo vodorovnej polohe počas prudkého pohybu.

2, Trenie  
   
Trenie má vo všeobecnosti pozitívne aj negatívne účinky. Má pozitívne aspekty, ako napríklad trecie uloženie minútového kolesa, trenie medzi hnacou pružinou automatických hodiniek a stenou perovníka, či samosvornosť skrutiek. Na druhej strane trenie vedie k zníženiu účinnosti prevodu a opotrebovaniu komponentov, čím ovplyvňuje presnosť chodu. Bežné riešenia zahŕňajú: zlepšenie podmienok mazania výberom rôznych mazacích olejov podľa konkrétnych požiadaviek; používanie ložísk z drahých kameňov alebo trecích púzdier; a zlepšenie stavu bokov zubov ozubených kolies, vrátane použitia vedecky navrhnutých konjugovaných profilov zubov a zvýšenia kvality povrchovej úpravy. Boky zubov však zvyčajne zostávajú nemazané (v takýchto prípadoch môže byť odpor spôsobený viskozitou mazacieho oleja vyšší ako samotné trenie).

3, Regulátor

Regulátor je ekonomická konštrukcia, ktorá uľahčuje nastavovanie času, ale teória aj prax potvrdzujú, že ovplyvňuje izochronizmus systému a môže tiež spôsobovať polohovú chybu. Tieto chyby v presnosti chodu sú pomerne náhodné a nedajú sa kompenzovať ani eliminovať. Riešenia zahŕňajú: minimalizáciu vzdialenosti medzi vnútorným a vonkajším regulačným kolíkom; najlepším prístupom je však absencia regulátora a úprava chodu zmenou momentu zotrvačnosti zotrvačky, ako napríklad pri systéme nastavenia Microstella od spoločnosti Rolex.

4, Krokový mechanizmus

Vplyv krokového mechanizmu je primárne účinok vyvíjaný na systém zotrvačky a vlásku počas procesu prenosu energie. Systém zotrvačky a vlásku si dokáže udržať pevnú frekvenciu kmitov iba za podmienok voľného kmitania; je zrejmé, že proces prenosu energie krokového mechanizmu bude túto frekvenciu kmitov ovplyvňovať. Teória naznačuje, že keď je proces prenosu blízko rovnovážneho bodu zotrvačky, tento vplyv sa znižuje. Riešenia zahŕňajú: použitie precízneho krokového mechanizmu, ako je chronometrový krok, kde k prenosu energie dochádza v blízkosti rovnovážneho bodu, impulzný uhol je veľmi malý a náraz je tiež relatívne menší. Okrem toho jeho jednosmerný impulz poskytuje systému zotrvačky a vlásku viac priestoru na voľné kmitanie (v tomto ohľade možno relatívnu chybu znížiť na polovicu!). Švajčiarsky kotvový krokový mechanizmus má samozrejme výhody v podobe kvalitného spracovania a jednoduchého nastavenia, vďaka čomu je dnes hlavným krokovým mechanizmom v medzinárodných mechanických hodinkách. Napriek tomu by sa impulzný uhol mal pri návrhu čo najviac minimalizovať. Na zníženie vplyvu krokového mechanizmu na referenčný čas, švajčiarska značka Omega predstavila koaxiálny krokový mechanizmus, vynález doktora Georgea Danielsa z Británie, hoci z hľadiska princípu fungovania ide o hybrid kotvového krokového mechanizmu a chronometrového kroku.

5, Vplyv teploty

Vplyv teploty sa prejavuje dvoma hlavnými spôsobmi: po prvé, zmeny teploty menia pracovnú dĺžku vlásku a zároveň menia moment zotrvačnosti zotrvačky, čo priamo ovplyvňuje presnosť merania času; po druhé, zmeny teploty ovplyvňujú viskozitu mazacieho oleja a účinnosť prenosu, čím ovplyvňujú meranie času. Metódy na riešenie tohto problému zahŕňajú: prijatie bimetalického deleného teplotne kompenzovaného systému zotrvačky a vlásku; použitie špeciálnych zliatinových materiálov na výrobu vlásku a zotrvačky tak, aby poskytovali určitý stupeň teplotnej kompenzácie v rámci prevádzkového teplotného rozsahu (8°–38°); a použitie pohyblivých regulačných kolíkov na teplotnú kompenzáciu. Používajú sa štandardné mazacie oleje, zatiaľ čo pre extrémne teplotné podmienky, ako napríklad pri hodinkách Omega Moonwatch, sa používa nemazané alebo tuhé mazanie.

6, Magnetické polia

Magnetické polia majú najväčší vplyv na vlások zotrvačky, pričom menia jeho modul pružnosti a spôsobujú, že sa vlások vplyvom magnetického poľa deformuje, čím vzniká dodatočné napätie. V závažných prípadoch môžu magnetické polia spôsobiť zlepenie závitov vláska, čo vážne ovplyvňuje presnosť chodu. Riešením je použitie antimagnetických materiálov.

7, Rovnováha vláska zotrvačky

Pri štandardnom plochom vlásku sa jeho ťažisko mení s uhlom výkyvu zotrvačky a vplyvom gravitácie vzniká polohová chyba. Riešenia zahŕňajú: použitie Breguetovho vláska (overcoil), pri ktorom sa stred sťahuje a ťažisko sa nemení s uhlom výkyvu; použitie valcových vláskov s koncovými krivkami Philips symetricky umiestnenými hore a dole; použitie rovných vláskov; historicky sa používali sférické vlásky, ktoré ponúkajú vynikajúci výkon, ale ich výroba je náročná, preto sa v praxi používajú zriedkavo.  
 
    8, Rovnováha zotrvačky

Vyváženie komponentov zotrvačky priamo ovplyvňuje polohovú chybu a statické vyváženie zostavy zotrvačky je základnou požiadavkou.

Ak sú vyššie uvedené faktory relatívne ideálne a chod hodiniek je pomerne stabilný, výkonnosť časomiery možno komplexne zlepšiť dynamickým vyvážením hodiniek. Existuje veľmi špeciálna metóda: princíp spočíva v tom, že keď amplitúda zotrvačky dosiahne 220 stupňov, rôzne impulzy prenášané na zotrvačku nemajú vplyv na frekvenciu. Niekto raz použil mechanizmus konštantnej sily nainštalovaný na krokovom kolese na udržanie amplitúdy blízko 220, čo je tiež schodná metóda.