Механизм швейцарских часов - это святая святых механических часов, куда непосвященным вход строго запрещен. С использованием камней в калибре часов связаны многие мифы. Например, раньше считалось, что количество камней влияет на качество хода. Так ли это на самом деле и почему эти камни называют драгоценными - попытаемся прояснить в сегодняшней статье. Главным вопросом, лежащим на поверхности, остается роль камней в механизмах. Ведь ни одна маркировка без указания количества камней внутри калибра.
Каждый часовой мастер без заминки ответит, что камни в часах нужны для того, чтобы стабилизировать трение и снизить степень износа соприкасающихся поверхностей механизма. Стандарт NIHS 94-10 о функции камней в механизме был принят в Швейцарии в 1965 году.
Механизм часов и минеральные подшипники
Механизм часов устроен таким образом, что основные его оси постоянно находятся под нагрузкой: заводная пружина заставляет их вращаться, а регулятор спирали сдерживает это вращение. На опору баланса приходится самая большая работа: помимо возвратно-поступательных движений на ней крепится довольно увесистый баланс. Место соединения оси с платиной – неподвижной частью механизма – подвергается сильному трению, и для его стабилизации в устройстве швейцарских часов используются специальные подшипники.
Известно, что коэффициент трения закаленной стали и рубина точно такой же, как в паре стали с латунью. Зачем же часовщики применяют драгоценные минералы в механизмах швейцарских часов? Цапфы осей, которые вставляются в подшипник, очень малы в диаметре и составляют всего сто микрон. Поэтому камни в часах нужны скорее для увеличения долговечности опор осей в механизме, где уменьшение трения является естественным решением вопроса. Преимущества камня перед металлом очевидны: он не окисляются и не коррозирует, а отшлифованная каменная поверхность будет дольше сохранять свою форму. Камни лучше справляются с нагрузкой от ударов о рожки анкерной вилки и с давлением выступов анкерного колеса.
Впервые использовать драгоценные камни в механизме часов предложил Джордж Грэм, основатель часовой мануфактуры Graham . В 1713 году Грэм изобрел свободный анкерный спуск, который используется и в наши дни. Руке Грэма принадлежит создание более трех тысяч экземпляров карманных часов, и в каждых из них содержатся рубиновые подшипники. Начиная с 1725 года можно было в калибре.
Рубины в часах и их оптимальное количество
Рубины в часах располагаются внутри механизма в зависимости от функций. В привычном трехстрелочнике оптимальное количество рубиновых камней достигает семнадцати. Иногда конструкторский подход заставляет поменять часть камней на латунные подшипники и в таком случае в характеристике часов пишется истинное количество камней. Каждое дополнительное усложнение добавляет число камней в механизм.
Существует масса курьезных случаев, когда количество камней в несколько раз превышает их необходимое число. Например, маркировка, включающая пятьдесят, восемьдесят и даже сто камней, вызывает недоумение у покупателя. Много – не значит хорошо. Подобный ход вводит в заблуждение новичков. Все камни, которые реально используются в механизме швейцарских часов, называются функциональными. Все остальные камни на калибре выполняют декоративную функцию, которые в стандартную маркировку, принятую во всем мире, не вписываются.
Где не нужны камни? В кварцевых часах. Единственный момент нагрузки на колесную передачу происходит во время поворота шагового двигателя. За счет фактического отсутствия механического хода в кварцевых часах практически полностью предотвращается износ. Поэтому, если в характеристике кварцевых часов указано количество один, два камня или без камней, ничего страшного это не обозначает. Те мануфактуры, что очень высокого качества без единого камня.
Механические швейцарские часы в течение двух веков изготавливались с настоящими рубиновыми камнями внутри механизмов. Ситуация поменялась, когда в 1902 году была изобретена технология по выращиванию искусственных рубинов. Такой оборот истории во многом позволил выпускать часы массово. В наши дни природные минералы используются очень редко, потому, что искусственные камни более надежны в работе и их легче обрабатывать, чем натуральные. Конечно же, осознание того, что калибр часов содержит натуральные рубины, приносит большое эстетическое удовольствие. Но от использования синтетических камней ценность настоящих часовых шедевров не умаляется.
15/04/2003
Камни - наверное, самая интригующая часть часового механизма. Почему их количество всегда маркируется на корпусе или циферблате часов?
Камни - наверное, самая интригующая часть часового механизма. Почему их количество всегда маркируется на корпусе или циферблате часов? Почему англичане называют их драгоценными (jewels) и сколько они стоят? Какую роль они играют в механизме? Влияет ли их количество на качество и стоимость самих часов? И это только лежащие на поверхности вопросы.
Любой специалист на вопрос, зачем нужны в часах камни, не задумываясь ответит: “Для стабилизации трения и понижения степени износа контактирующих поверхностей механизма”. Именно так обозначена функция камней в стандарте NIHS 94-10, принятом в 1965 году швейцарской организацией NIHS (Normes de l’industrie Horloge Suisse). Попробуем разобраться, что это означает.
Камень цапфу точит
Если хотя бы в общих чертах представить себе работу часового механизма, то становится понятно, что его основные оси должны находиться под постоянным напряжением: с одной стороны на них давит сила заводной пружины, заставляя вращаться, а с другой - скорость их вращения сдерживает регулятор баланс-спирали. Опора баланса испытывает чуть ли не наибольшую нагрузку во всем механизме. Мало того, что эта ось совершает с высокой скоростью совершает возвратно-поступательные движения, так на ней еще и закреплен сам баланс - штука весомая.
Цапфы, которыми оси контактируют с платиной и мостами механизма, делают как можно тоньше, чтобы уменьшить трение в опорах осей и расход энергии пружины на его преодоление. В любом механизме для стабилизации трения вращающейся осью и неподвижным каркасом (платиной) устанавливают подшипник.
Так вот, часовые камни обычно и используют как подшипники или подпятники для цапф осей. На самом деле, нельзя сказать, что камни применяются для уменьшения трения в опорах осей. И в принципе коэффициент трения в паре закаленная сталь - рубин (алмаз) примерно равен коэффициенту трения закаленной стали в паре с латунью. Зачем же тогда использовать драгоценности в роли подшипников?
Как уже было сказано выше, цапфы осей наручных и карманных часов имеют очень малый диаметр - 100 микрон. А известно, что сила давления прямо зависит от площади контактирующих поверхностей. Таким образом, часовые камни призваны не столько уменьшать трение, сколько увеличивать долговечность опор осей в часах. Кроме того, камни не коррозируют, а отшлифовав камень, можно получить совершенную и долговременную чистую поверхность.
Помимо опор, камни используются еще в двух местах, подвергающихся интенсивному воздействию. Из них изготавливаются палеты, крепящиеся на плечах анкерной вилки, и импульсный камень. Опять же - только очень прочный минерал может выдержать давление зубьев анкерного колеса и удары о рожки анкерной вилки.
Неудивительно, что часовые камни стали настоящей находкой для часовщиков в XVIII веке - когда началась эра карманных часов. Механизмы стали настолько малы, что детали под давлением заводной пружины быстро приходили в негодность.
Первые часы с драгоценными камнями в механизме были выпущены в 1704 году. Но идея использовать их в столь необычном качестве принадлежала великому английскому часовщику Джорджу Грэму (George Graham 1673-1751), прославившемуся изобретением в 1713 году механизма свободного анкерного спуска, который наиболее распространен и в наше время. За свою жизнь Грэм создал более 3000 карманных часов, и во всех из них, начиная с 1725 года оси, палеты и импульсный ролик сделаны из рубина.
Где служат камни
Раз уж мы разобрались, для чего именно нужны камни, давайте посмотрим, какую форму они должны иметь, виды камней и где именно в часах они несут свою службу.
Часовые камни могут быть следующих видов:
сквозные
накладные
палеты
импульсные
Сквозные камни - основа часов. В классическом 17-камневом механизме их 12 штук. Они воспринимают радиальные нагрузки в опорах осей. Некоторые из них имеют цилиндрические или оливированные (скругленные) отверстия. Во всех сквозных камнях есть специальное углубление - масленка, способная удерживать часовое масло.
Накладные камни призваны уменьшать трение на торцевых поверхностях осей. Их устанавливают, как правило, на балансе и осях быстроходных колес. В кварцевых часах подпятники иногда вообще не ставятся.
Оптимальное число камней в простых механических часах с боковой стрелкой - 17. Располагаются они обычно следующим образом:
Опора баланса - 4 (2 сквозных и 2 накладных)
Импульсный камень (эллипс) - 1 Ось промежуточного колеса - 2
Палеты - 2 Ось анкерного колеса - 2
Ось анкерной вилки - 2 Центральный триб - 2
Ось секундного колеса - 2
Иногда производители, из конструкторских соображений, убирают часть камней: ставят камень только на нижнюю опору центрального колеса, а в верхнюю запрессовать подшипник из латуни, руководствуясь тем, что на нее приходится меньше давления. В таком случае на часах будет честно написано: 16 камней. Ну а если часы имеют центральная секундную стрелку, необходимость в секундной оси отпадает и количество камней сокращается до 15. Естественно, что различные дополнительные устройства и циферблаты - календарные, секундомерные, автоподзавод могут увеличивать число камней.
В последнее время современные механизмах используют 21 камень: две пары камней стоят еще и на концах осей анкерного и третьего колеса ставятся накладные камни.
Промышленность против природы
До начала ХХ века в карманных часах настоящие драгоценные камни находились и внутри механизма и, как украшение, - на корпусе. Все изменилось, когда в 1902 году была изобретена технология выращивания искусственных сапфиров и рубинов, что позволило увеличить производство часовых механизмов во много раз. Часы стали массовым товаром. Сейчас в часах натуральные рубины практически не используются. С технической точки зрения выращенные кристаллы более стабильны по своим свойствам и более предсказуемы в обработке. Единственный аспект, по которому настоящие камни все-таки считаются лучше искусственных - эстетический.
Много - не мало?
Если в предыдущем разделе было описано типовые виды и классическое расположение камней, то сейчас давайте посмотрим, какие отклонения от принятой нормы встречаются чаще.
В принципе, понятно, что количество камней в часах зависит от количества осей. Если, например, в хронографе есть дополнительные циферблаты с секундными стрелками, то цапфы их осей неплохо бы защитить камнями, то же самое - в случае с осью репетира. Однако когда встречаешь такие маркировки «50 камней», «83 камня» или даже «100 камней», возникает недоумение: каким образом и зачем их туда запихнули?!
В часовом производстве существует такое понятие как “нефункциональные” или “декоративные” камни - им можно, например, дырку в плате некрасивую закрыть или просто украсить механизм - если задняя крышка прозрачная. Но, согласно стандарту, принятому во всем мире, на маркировке указывается только количество функциональных камней. Во всяком случае, на всех часах, произведенных после 1965 года. В чем же тогда дело?
Дело в том, что понятие «функциональность» достаточно растяжимо. Кто-то считает, что камни, установленные для более плавного хода календарного диска, - не функциональны. Но ведь они действительно снижают трение, причем намного. В обычных механизмах для приведения диска в движение требуется усилие 20-25 граммов на миллиметр. А камни позволяют снизить это усилие в два раза, а значит существенно уменьшить нагрузку на механизм. Разве это не функционально, скажем, для ультратонких или сложных механических часов, в которых помимо хронографа есть еще и указатели фаз Луны, запаса хода и прочие функции?
Правда встречаются и достаточно курьезные примеры. Например, американская фирма Waltham выпустила часы на... 100 камнях. 17 камней в них находились на своих законных местах, а остальные 83 были размещены по кругу ротора автоподзавода. При этом получилось, что дырочек на окружности просверлили 84, и одна из них так и осталась зиять пустотой - производители не захотели переваливать за круглую цифру. Ход ротора, увешенного камнями, был, конечно, более плавный, но этого эффекта можно было бы добиться за счет меньшего количества камней.
Или еще пример: часы швейцарского производителя, из скромности не указавшего свое имя, зато гордо разместившего на крышке маркировку «41 камень». Как видно на фотографии, 16 из этих камней вставлены в барабанное колесо, видимо, для того, чтобы оно не терлось о заводную пружину. Трение, конечно, снижено, но довольно расточительным способом. Хотя если эти часы люди покупали как раз из-за указанного на корпусе количества камней, назвать их совсем «нефункциональными» сложно.
Другая «крайность» - часы без камней, ведь в кварцевых механизмах они, в общем-то, не нужны. Колесная передача кварцевого механизма имеет нагрузку только в тот момент, когда поворачивается шаговый двигатель. А в таком случае, поскольку напряжение в осях практически отсутствует, единственное, что нужно для уменьшения трения и предотвращения износа деталей - это сделать поверхности как можно легче. Поэтому платы и колеса кварцевых часов часто вообще делают из пластика.
А коэффициент трения стали оси о пластик или пластика о пластик очень невысок. Поэтому функционально в кварцевых часах камни нужны только в одном месте - опоре ротора шагового двигателя. Это единственная ось, находящаяся под напряжением. Так что маркировка на кварцевых часах “2 камня”, “1 камень” (если он помещен только под нижней цапфой) или даже “0 камней” (No jewels) совсем не означает, что вас в чем-то обделили. Не в камнях счастье.
Камни в часовом механизме используются для стабилизации трения и увеличения срока эксплуатации контактирующих элементов.
Источником энергии в любом часовом механизме является пружина, которая внешне напоминает стальную плоскую ленту. Когда часы заводят, она скручивается и вбирает энергию. Второй конец пружинной ленты крепится к барабану, который и передает энергию на шестеренки, создающие колесную систему, обеспечивающую передачу энергии. Скорость вращения шестеренок контролируется благодаря наличию спускового механизма, состоящего из множества подвижных элементов, установленных на осях.
Любой механизм, включающий вращающиеся оси, нуждается в минимизации трения подвижных элементов об основу. Чем меньшим будет трение, тем дольше часы смогут работать без завода и тем дольше прослужат детали. В любом другом механизме можно было бы использовать подшипники, но в часах применяются те самые камни. Они не боятся износа и коррозии, а отшлифованная поверхность камня в течение долгого времени остается идеально ровной и чистой. Кроме того, часовые камни продлевают срок службы механизма, так как трение камня о металл не так сильно влияет на состояние механизма, как трение двух металлических элементов.
Отдельного внимания заслуживает импульсный камень, который устанавливается на маятнике и постоянно ударяет по рожку анкерной вилки. Импульсный камень должен быть особенно износостойким.
Какие камни используются в механизме часов?
Натуральные алмазы и рубины в своих наручных часах используются только производители изделий премиум-класса и то обычно только в лимитированных сериях или в моделях, выполняемых по заказу. Преимущественно камни в часах - это искусственные сапфиры и рубины. Некоторые производители часов, например Seiko, даже имеют отдельные подразделения, специализирующиеся только на подготовке камней для часов. К слову, искусственные камни даже лучше справляются со своими задачами, так как имеют более равномерную структуру и не содержат примесей.
Количество камней в часах
Сразу стоит пояснить, что если в одних часах установлено 17 камней, а в других 40, то это не значит, что вторые лучше первых в 2 раза. В часах с автоподзаводом и тремя стрелками устанавливается максимум 25 камней, больше не получится установить даже при огромном желании. Большее число камней используется только в часах с хронографами и другими сложными механизмами. Впрочем, некоторые производители, стараясь привлечь внимание покупателя, намеренно устанавливают камни в тех местах, где в них нет необходимости.
Современные производители механических часов используют камни четырех назначений:
- Сквозные (принимают радиальные нагрузки в осевых опорах).
- Накладные (снижают трение на торцах осей).
- Импульсивные (передают энергию к балансу).
- Паллеты (обеспечивают нормальную работу анкерной вилки).
Основа любых наручных часов - это сквозные камни, которых должно быть не менее двенадцати. Каждый сквозной камень имеет небольшое углубление, предназначенное для часового масла. Общепринятый стандарт указывает на то, что в часах должно быть установлено не менее 17 камней, хотя в последние годы явно наметилась тенденцию к использованию 21 камня, что положительно сказывается на износостойкости механизмов.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ
Важные части механических часов - главным образом, те, которые двигаются, то есть зубчатые передачи, баланс и регулятор хода. В прежние времена точки поворота этих деталей вращались непосредственно в отверстиях, которые сверлят в двух толстых латунных листах, отделенные стойками. Чтобы облегчить сборку и ремонт, верхняя плата была позже заменена отдельными элементами, названными "панелями".
Более низкую медную табличку (названную "плитой основания") сверлили с маленькими отверстиями в которые опирались концы вращающихся стержней. Эти отверстия также содержали маленькие нефтяные сливы, от которых нефть текла в отверстия, чтобы смазать точки трения поворотов. Со временем их приходилось чистить, т.к. получающееся соединение нефти и пыли сформировывало абразивное вещество, которое действовало как наждачная бумага, медленно подпиливая более мягкое основание пластины и до некоторой степени даже более твердые стальные стержни. При длительным использованием абразивное действие смеси нефтяной пыли, работающей дружно с поворачивающимся действием центров, делало отверстия овальными. В этом случае часы начали бы работать беспорядочно и в конец останавливаясь.
Эти наблюдения заставили часовщиков искать материал крепче и который будет противостоять большему износу от центров. Материал, на котором они остановились, было рубином, уступающий в твердости только алмазу.
НЕМНОГО ИСТОРИИ
Использование рубина возвращает нас в Аглию 18-го столетия (это время колыбели качественного измерения времени), где у часовщиков сначала была идея использовать маленькие рубиновые шарики, как опору для центров баланса. Техника обработки рубина была изобретена швейцарским оптиком и астрономом, Николасом Фатио, который приплыл в Англию в надежде на внедрение его изобретения. Он попытался получить "королевскую привилегию" для своей техники, но Фатио не получил этого и в результате другие умелые работники приступили к производству рубинов для часов.
В те дни эти камни были второразрядными, не пользуясь популярностью в ювелирной торговле. Техника, позволяющая точно обрабатывать рубины, дала британской промышленности превосходство в часовом искустве в течение приблизительно 20 лет. После этого, французские часовщики, такие как Авраам-Луи Бреге, перенесли методы английских мастеров во Францию. Этот было началом конца британской монополии.
Много лет, эта относительно дорогостоящая трудоемкая техника ограничила производство исключительно очень высококачественными и дорогими часами. Медленно, но изготовление таких часов стало более индустриальным, а их части, более доступными для других аспектов изготовления часов.
Создание Синтетических Рубинов:
верхняя картинка - создание удлиненных грушевидных частей искусственного кристалла.
нижняя картинка - грушевидные части нарезаны, используя алмазный инструмент обработки. Ломтики затем разрезается пополам, на квадраты и круги размером от 0,3 до 0,5 мм в толщину и 1,15 до 2,55 мм в диаметре.
СИНТЕТИЧЕСКИЕ РУБИНЫ
Дальнейшее уменьшение в цене сопровождало создание синтетических рубинов основонное на методе разработанным в 1902 Огастом Вернеуилом, профессором Парижской консерватории искусств и ремесел. Фактически, синтетические рубины, так же как их естественные коллеги - корунд, то есть прозрачная алюминиевая окись.
В индустриальном процессе фальсификации основной составляющий глинозем (алюминиевая окись) подвергается ряду операций, то есть очистки, нагревания, сплава и кристаллизации, которая приводит к грушевидным частям искусственного рубина. Окись хрома добавлена, чтобы получить красный цвет естественных рубинов.
Крупномасштабное изготовление рубинов позволило создание в больших количествах синтетических камней, более однородных по качеству, чем встречающихся в природе. Ювелирная торговля берет большинство этих камней. В изготовлении часов стоимость рубинов прибыла главным образом из-за рабочей силы (нужно обучение), поскольку стоимость сырья была относительно низка. Сказав это, нужно отметить, что приблизительно 90 % рубина разрушаются, и только остающимеся 10 % годны к употреблению для часов.
КОММЕРЧЕСКИЙ ТРЮК?
В уме общественности идея, что часы содержат драгоценности, дает им определенную добавленную ценность престижа. Изготовители были быстры, чтобы эксплуатировать эту веру и начали добавлять ненужные камни, чтобы увеличить цену их продуктов. Термин "upjeweling" был американским термином, введенным, чтобы обратиться к этой сомнительной практике, которая была довольно широко распространена в США в то время. Пока не было отменено американскими Таможенными органами, которые отвергли импорт "upjeweled" от входа в страну. Есть некоторые люди, кто предполагает, что их реальные побуждения, возможно, были менее благородными и что это было просто своего рода камуфляжным протекционизмом для американской промышленности часов.
Сегодня, швейцарские часовщики больше не используют эту сомнительную практику, и их реклама не основана на числе камней в механизме. Общее количество рубинов, то есть "украшение драгоценными камнями", может измениться. В простых ручных механических часах число камней изменяется от минимума 14 к максимуму 19. В автоматических или более сложных часах, число рубинов выше. Однажды кто-то пустил слух, что, какой ремонтник украл рубины из часов и заменил их медными деталями. Это - полностью необоснованный миф. Для часовщика, чтобы удалить рубины и заменить их потребовалось бы большого усилия и не будет, конечно, стоить его времени, учитывая, что искуственные рубины стоят нескольких центов.
Чтобы подвести итог всего этого, наличие рубиновых камней в часах является, конечно, фактором, который добавляет качество часов. Они обязательны для длительного и правильного функционирования часов хорошего качества.
материал взят с сайта http://www.europastar.com/
