Незалежно від марки каміння в годиннику є обов'язково: вони є невід'ємними функціональними елементами, служать гарантом стабільної роботи механізму, ілюструють якість і цінність аксесуара.
Джерелом енергії для годинникового механізму є пружина, вона виглядає як плоска стрічка зі сталі. Її скручують у виробничих умовах, тому вона накопичує енергію. Один кінець пружинної стрічки фіксується на стінці барабана, останній при обертанні спрямовує накопичену енергію безпосередньо до шестерень. Три і більше шестерні утворюють колісну систему, їхня кількість варіюється в залежності від комплектації годинника. Колісний елемент у результаті виконує передачу енергії.
Шестерні обертаються поступово, тому що в них передбачений спусковий механізм - це контролер, що не дозволяє їм розкручуватися швидше, ніж потрібно за технологією. Спусковий механізм знаходиться під контролем балансового регулятора, що втілюється у вигляді маятника, що функціонує незалежно від просторового положення годинника. Він оснащений спіральною пружиною, завдяки якій колесо обертається у дві сторони із незмінною частотою. Таким чином відраховуються секунди, що переростають у хвилини та години, вони виводяться на циферблат за допомогою стрілок.
Функціонал та завдання, що покладаються на годинникове каміння
Щоб зрозуміти, навіщо в механічному годиннику потрібне каміння, потрібно брати до уваги їх фізичні характеристики – легкість обробки, стабільність при контакті з іншими речовинами та поверхнями. Якщо на циферблаті годинника зазначено, скільки каменів у них міститься, значить, йдеться не про декоративну інкрустацію, а про функціональні елементи, укладені в механізм. Їх кількість є головним чинником, що символізує якість виробу.
Дорогоцінні камені необхідні зниження коефіцієнта тертя, неминуче що виникає між деталями, у результаті підвищується зносостійкість робочого механізму. Це формулювання прописане в стандартах NIHS 94-10, ще в 1965 році введених у Швейцарії. Вперше годинник з рубінами виготовив Джордж Грем на початку 18 століття, він вирішив, що в якісному годиннику тертя між деталями має бути мінімальним. З 1725 року він виконував імпульсні ролики, осі та палети з рубіну. Він винайшов алгоритм вільного анкерного спуску, який застосовується у всьому світі досі.
Не можна зводити функції вартових каменів виключно до коригування коефіцієнта тертя. Справа в тому, що цей показник, що характеризує взаємини годинникового каменю і сталі, практично дорівнює коефіцієнту між сталлю та латунню. Тому закономірним є питання про те, чому підшипники виконуються саме з дорогоцінного каміння, а не з більш доступних металів.
Справа в тому, що в наручному і кишеньковому годиннику повинен бути критично маленький діаметр цапф осей. Сила тиску безпосередньо визначається площею дотичних поверхонь, тому годинні камені потрібні не тільки для зменшення тертя, але і з метою забезпечення збереження осьових опор. Також важливо те, що камені не бояться корозії, порівняно з металом, їх шліфовані грані набагато довше залишаються у первозданному вигляді.
Опори осей спочатку дуже тонкі, мінерали не тільки знижують тертя, але і продовжують експлуатаційний ресурс всіх деталей, що обертаються. Крім опор зносостійкі деталі фіксуються на маятнику, який постійно контактує з ріжком анкерної вилки – йдеться про імпульсний камінь.
Натуральні алмази і рубіни дуже рідко вбудовуються в сучасний годинник. Їх застосовують лише люксові виробники в моделях під індивідуальне замовлення та в лімітованих серіях. Зазвичай механізми оснащуються синтетичними сапфірами та рубінами, їх переваги – відсутність домішок та ідеально рівномірна структура. Наприклад, японський бренд Seiko має дочірню компанію, що спеціалізується виключно на виробництві таких компонентів.
Штучний рубін ідеально підходить для оснащення годинникових механізмів. Його поширеність пояснюється тим, що він має унікальний набір характеристик – високу зносостійкість, доступність для обробки, твердість, він пристосований для якісного полірування.
Сировина виявляє хороший коефіцієнт змочуваності, тому на його площинах відмінно утримується олія годинника. Ця умова, у свою чергу, гарантує мінімальним знос поверхонь, що постійно контактують, безперервну, безперебійну роботу механізму.
Важливо, що штучний рубін з часом не викликає окислення мастильного матеріалу, останній повністю зберігає свої хімічні та фізичні властивості.
Види каменів у годиннику
Відповідно до такого критерію, як мета використання годинникового каміння, їх класифікують на кілька видів: палети, наскрізні, накладні, імпульсивні.
Накладні
Характерна їм сферична поверхня сприяє мінімізації тертя, що у опорах. Ця категорія мінералів переважно виконує функції підп'ятників.
Палети
Ця форма каміння виглядає як прямокутна призма, причому прийнято розрізняти паллети виходу та паллети входу. Для визначення їх цільового призначення слід звертати увагу на кут, який утворюється площинами основи та імпульсу. Палети виходи впізнавані за гострішою зоною з'єднання порівняно з вхідними.
Імпульсні
Застосовуються для доставки енергії до анкерної вилці безпосередньо від балансу. У розрізі мінерали виглядають як неповні еліпси, їхня форма нагадує циліндричний штифт.
Наскрізні
Їх оснащують отворами сферичної та циліндричної форми. В останньому випадку камінь використовується як підшипник для осей колісної системи та для цапфи трибу. Наскрізні деталі, що мають сферичний отвір, використовуються для комплектування осей цапф балансу. Обидва види деталей, що розглядаються, доповнюються масляною - специфічним круговим поглибленням, що відповідає за утримання годинникової олії, їх найбільше в механізмі - від 12 штук.
Якість та кількість каменів у годинниковому механізмі
Відповідно до загальноприйнятих норм, функціонал стандартного механічного годинника ґрунтується на 17 заточених мінералах. В окремих випадках, якщо спочатку була змінена конструкторська схема, одну деталь у точці з найменшим тертям замінюють підшипником, виконаним з латуні. У таких умовах кількість каменів у годиннику зменшується до 16. Кожне додаткове розширення робочих можливостей, наприклад, впровадження календаря, секундоміру, автопідзаводу або запасу ходу, веде до збільшення загальної кількості задіяних мінералів.
Маркування трендових класичних моделей вказує, що вони були зроблені з використанням 21 каменю. Даний відступ від мінімуму викликано посиленням надійності та довговічності механізму.
Якщо виробник заявляє, що в його годиннику задіяно 50, 80, 100 мінералів, найімовірніше, значна частина їх виконує лише декоративні та іміджеві завдання. Розумне невелике збільшення числа зносостійких деталей виправдовує лише розвиток особливих функцій (зокрема, місячного календаря) чи наявність нестандартної ультратонкої конструкції.
Камені у годинниковому механізмі використовуються для стабілізації тертя та збільшення терміну експлуатації контактуючих елементів.
Джерелом енергії у будь-якому годинниковому механізмі є пружина, яка зовні нагадує сталеву плоску стрічку. Коли годинник заводить, вона скручується і вбирає енергію. Другий кінець пружинної стрічки кріпиться до барабана, який і передає енергію на шестерні, що створюють колісну систему, що забезпечує передачу енергії. Швидкість обертання шестерні контролюється завдяки наявності спускового механізму, що складається з безлічі рухливих елементів, встановлених на осях.
Будь-який механізм, що включає осі, що обертаються, потребує мінімізації тертя рухливих елементів про основу. Чим меншим буде тертя, тим довше години зможуть працювати без заводу і тим довше прослужать деталі. У будь-якому іншому механізмі можна було б використовувати підшипники, але в годиннику застосовуються ті самі камені. Вони не бояться зносу та корозії, а відшліфована поверхня каменю протягом тривалого часу залишається ідеально рівною та чистою. Крім того, годинникові камені продовжують термін служби механізму, тому що тертя каменю об метал не так сильно впливає на стан механізму, як тертя двох металевих елементів.
На окрему увагу заслуговує імпульсний камінь, який встановлюється на маятнику і постійно вдаряє по ріжку анкерної вилки. Імпульсний камінь має бути особливо зносостійким.
Яке каміння використовується в механізмі годинника?
Натуральні алмази та рубіни у своєму наручному годиннику використовуються тільки виробники виробів преміум-класу і то зазвичай тільки в лімітованих серіях або в моделях, що виконуються на замовлення. Переважно каміння в годиннику - це штучні сапфіри та рубіни. Деякі виробники годинника, наприклад Seiko, навіть мають окремі підрозділи, що спеціалізуються тільки на підготовці каменів для годинника. До речі, штучне каміння навіть краще справляється зі своїми завданнями, тому що має більш рівномірну структуру і не містить домішок.
Кількість каменів у годиннику
Відразу варто пояснити, що якщо в одному годиннику встановлено 17 каменів, а в інших 40, то це не означає, що другі краще за перші в 2 рази. У годиннику з автопідзаводом і трьома стрілками встановлюється максимум 25 каменів, більше не вдасться встановити навіть за величезного бажання. Більше каміння використовується тільки в годинах з хронографами та іншими складними механізмами. Втім, деякі виробники, намагаючись привернути увагу покупця, навмисно встановлюють каміння у тих місцях, де вони не потребують.
Сучасні виробники механічного годинника використовують каміння чотирьох призначень:
- Наскрізні (приймають радіальні навантаження в осьових опорах).
- Накладні (знижують тертя на торцях осей).
- Імпульсивні (передають енергію до балансу).
- Палети (забезпечують нормальну роботу анкерної вилки).
Основа будь-якого наручного годинника - це наскрізне каміння, якого має бути не менше дванадцяти. Кожен наскрізний камінь має невелике заглиблення, призначене для вартового масла. Загальноприйнятий стандарт вказує на те, що в годиннику має бути встановлено не менше 17 каменів, хоча останніми роками явно намітилася тенденція до використання 21 каменю, що позитивно позначається на зносостійкості механізмів.
Часові камені як критерій якості годинникового механізму
Незалежно від марки механічного годинника, будь то дорогий "Oris" або звичайний "Політ", у будь-якому наручному годиннику є годинникове каміння.
У свою чергу, кількість каменів у годинниковому механізмі – це один із головних критеріїв, який говорить про якість годинника. Значимість цього чинника підтверджується і тим, що інформація про наявність каменів, як правило, виноситься на годинниковий циферблат. Більше того, хоча йдеться про камені, що знаходяться всередині годинника, а не в зовнішній декоративній інкрустації, англійці називають годинникове каміння "jevels" - дорогоцінне каміння. Отже, який же зв'язок якісної роботи годинникового механізму з кількістю каменів, що знаходяться в ньому, яка їх функція і чому вони вважаються дорогоцінними?
Дорогоцінні камені в годиннику використовуються аж ніяк не для прикраси виробу, як, наприклад, вони прикрашають пір'яні та кулькові ручки Parker. Будь-який майстер-годинник, не замислюючись, відповість, що каміння в годиннику потрібне для зменшення коефіцієнта тертя між деталями, що сприяє підвищенню зносостійкості всього годинникового механізму. Саме таке формулювання позначено і в стандартах NIHS 94-10, які були прийняті в 1965 році в Швейцарії організацією Normes de l'industrie Horloge Suisse. ще на початку XVIII століття. Він першим здогадався, що, зменшивши коефіцієнт тертя, можна домогтися високої якості. годинникової справи виготовив понад 3000 кишенькових годинників, в яких втілювалися найпередовіші ідеї годинникового ремесла того часу.
Тим не менш, не можна сказати, що сьогодні годинникове каміння використовується виключно для зменшення тертя у годинниковому механізмі. Адже коефіцієнт тертя між загартованою сталлю та годинним каменем приблизно дорівнює коефіцієнту тертя латуні та сталі. У чому полягає доцільність використання дорогоцінного каміння у ролі підшипників для годинникових механізмів?
Справа в тому, що діаметр цапф осей кишенькових і наручних годинників дуже маленький (близько 100 мікрон). Зі шкільного курсу фізики відомо, що сила тиску має пряму залежність від площі, що контактують поверхонь. Внаслідок цього можна зробити закономірний висновок, що годинникове каміння використовується не тільки для зниження тертя, але і для збереження осьових опор. Плюс камінь не схильний до корозії, а його шліфована поверхня набагато довше зберігає свої властивості, ніж метал.
На сьогоднішній день штучний рубін - ідеальний матеріал для виготовлення годинникового каміння. Це виправдано тим, що даний матеріал має високу зносостійкість, велику твердість, відмінно піддається обробці, що дуже важливо, його можна дуже якісно відполірувати. Штучний рубін має також чудовий коефіцієнт змочуваності, що дозволяє без втрат утримувати на площинах годинникову олію, забезпечуючи мінімальний знос поверхонь, що труться, і безперебійну роботу всього годинникового механізму. Крім того, штучний рубін з часом не тільки не окислює мастильний матеріал, але навіть не викликає найменшої зміни його властивостей.
Залежно від призначення годинникового каміння розрізняють кілька їх видів: накладні, палети, імпульсивні та наскрізні.
Напівсферична поверхня накладного каміння сприяє зниженню тертя в опорах. Як правило, цей вид каменів застосовується як підп'ятники.
Форма каменю "палету" - це прямокутна призма. Цей вид годинникового каменю ділиться на паллети входу та паллети виходу. Визначити їх призначення можна по куту, утвореному площиною імпульсу та площиною основи. У палет виходу гостріший кут, ніж у палет входу.
Для передачі взаємодії від балансу до анкерної вилки застосовуються імпульсні камені. У розрізі вони є неповний еліпс, виконані у формі циліндричного штифта.
Наскрізне каміння буває з циліндричними та сферичними отворами. Камінь з циліндричним отвором застосовується як підшипник для цапфи триба та осей колісної системи. Наскрізні камені зі сферичним отвором використовуються для цапф осей балансу. Головною особливістю всіх наскрізних каменів є наявність маслянки - спеціального кругового поглиблення для утримання олії.
В електронно-механічному годиннику залежно від складності механізму та наявності додаткових пристроїв (календарів, окремого секундоміра тощо) застосовується від 17 і більше каменів. Втім, деякі виробники, знаючи, що більша частина споживачів вибирає годинник за кількістю каменів, недоцільно використовують годинникові камені в механізмі (наприклад, розміщують їх по колу ротора автопідзаводу тощо) тільки для того, щоб написати на циферблаті значне число. Неважливо, наскільки престижний бренд виробника, чи то Rado чи Orient, кількість каменів у годинах має відповідати кількості осей.
Наявність та кількість каменів – найбільш поширене питання, яке виникає при виборі наручного годинника. Відомості про те, скільки каменів міститься в годиннику, зазвичай розташовуються на циферблаті або на корпусі виробу. Стандарт NIHS 94-10, що вказує на присутність самого каміння та необхідного маркування, був прийнятий ще в 1965р. швейцарськими вченими. Розберемося докладніше, навіщо потрібне каміння і скільки їх потрібно.
Де використовуються камені
Згідно з прийнятим визначенням, камені в механізмі годинника необхідні для того, щоб стабілізувати тертя, знижуючи тим самим знос поверхневих елементів механізму, що контактують між собою. Насправді, якщо докладно розглянути роботу тонкого механізму, камені служать підшипниками для цапф осей. Вони не настільки покликані зменшувати тертя, як збільшувати довговічність осьових опор у механізмі. Перевага каменям, а не металу віддана тому, що перші не зазнають корозії. А при правильному і тонкому шліфуванні, можна отримати ідеальну та вічну деталь.
Крім опор, камені служать для виготовлення палетів анкерної вилки та «імпульсного каміння». Ці дві деталі також зазнають великого навантаження. Використання каменів у годиннику стало справжньою знахідкою для майстрів тонкої справи 18-го століття.
Які камені бувають
У виробництві годинників застосовують камені 4-х типів: накладні, наскрізні, імпульсивні та палети. Основою годинника є наскрізне каміння. Їхня мінімальна необхідна кількість становить 12 штук. У кожному наскрізному камені є спеціальне поглиблення, в якому міститься олія годинника.
Скільки каменів має бути в годиннику
Згідно з прийнятими стандартами, в механічному годиннику має утримуватися 17 каменів. Рідше, згідно з конструкторською схемою, камінь у місці найменшого тертя можуть замінити латунним підшипником. У такому разі на годиннику буде маркування «16 каменів». З кожним додатковим ускладненням годинника – секундомір, календар, автопідзавод і т.д., збільшується кількість каменів.
У маркуванні все частіше зустрічається 21 камінь. Це з метою підвищення довговічності механізму.
Якщо в маркуванні вказано завищену кількість каменів (50, 80 або 100), це означає, що більшість із них застосовується як декоративні. Розумне, але невелике збільшення кількості каменів може бути тільки в годиннику з особливими функціями (місячний календар, запас ходу) або незвичною конструкцією (ультратонкі).
Механізм швейцарського годинника- це свята святого механічного годинника, куди непосвяченим вхід суворо заборонено. З використанням каменів у калібрі годинника пов'язані багато міфів. Наприклад, раніше вважалося, що кількість каменів впливає якість ходу. Чи це так насправді і чому це каміння називають дорогоцінним - спробуємо прояснити в сьогоднішній статті. Головним питанням, що лежить на поверхні, залишається роль каменів у механізмах. Адже жодне маркування без зазначення кількості каменів усередині калібру.
Кожен годинниковий майстер без затримки відповість, що камені в годиннику потрібні для того, щоб стабілізувати тертя і знизити ступінь зносу поверхонь механізму, що стикаються. Стандарт NIHS 94-10 щодо функції каменів у механізмі було прийнято у Швейцарії у 1965 році.
Механізм годинника та мінеральні підшипники
Механізм годинника влаштований таким чином, що основні його осі постійно знаходяться під навантаженням: заводна пружина змушує їх обертатися, а регулятор спіралі стримує це обертання. На опору балансу припадає найбільша робота: крім зворотно-поступальних рухів у ньому кріпиться досить важкий баланс. Місце з'єднання осі з платиною – нерухомою частиною механізму – піддається сильному тертю, і для його стабілізації в влаштування швейцарського годинникавикористовуються спеціальні підшипники.
Відомо, що коефіцієнт тертя загартованої сталі і рубіну такий самий, як у парі сталі з латунню. Навіщо ж годинникарі застосовують дорогоцінні мінерали в механізмах швейцарського годинника? Цапфи осей, які вставляються в підшипник, дуже малі в діаметрі і становлять лише сто мікронів. Тому камені в годиннику потрібні скоріше збільшення довговічності опор осей у механізмі, де зменшення тертя є природним вирішенням питання. Переваги каменю перед металом очевидні: він не окислюється і не корозує, а відшліфована кам'яна поверхня довше зберігатиме свою форму. Камені краще справляються із навантаженням від ударів об ріжки анкерної вилки та з тиском виступів анкерного колеса.
Вперше використовувати дорогоцінне каміння в механізмі годинника запропонував Джордж Грем, засновник годинникової мануфактури Graham. У 1713 році Грем винайшов вільний анкерний спуск, який використовується і в наші дні. Руці Грема належить створення більше трьох тисяч екземплярів кишенькового годинника, і в кожному з них містяться рубінові підшипники. Починаючи з 1725 можна було в калібрі.
Рубіни в годинах та їх оптимальна кількість
Рубіни в годинникурозташовуються усередині механізму залежно від функцій. У звичному тристрілочнику оптимальна кількість рубінового каміння досягає сімнадцяти. Іноді конструкторський підхід змушує поміняти частину каміння на латунні підшипники і в такому разі в характеристиці годинника пишеться справжня кількість каменів. Кожне додаткове ускладнення додає кількість каменів механізм.
Існує маса курйозних випадків, коли кількість каменів у кілька разів перевищує їх необхідну кількість. Наприклад, маркування, що включає п'ятдесят, вісімдесят і навіть сто каменів, викликає подив у покупця. Багато – значить добре. Подібний хід вводить в оману новачків. Всі камені, які реально використовуються в механізмі швейцарського годинника, називаються функціональними. Всі інші камені на калібрі виконують декоративну функцію, які стандартне маркування, прийняту в усьому світі, не вписуються.
Де не потрібне каміння? У кварцовому годиннику. Єдиний момент навантаження на колісну передачу відбувається під час повороту крокового двигуна. За рахунок фактичної відсутності механічного ходу в кварцовому годиннику практично повністю запобігається зношування. Тому, якщо в характеристиці кварцового годинника вказано кількість один, два камені або без каміння, нічого страшного це не означає. Ті мануфактури, що дуже високої якості без жодного каменю.
Механічний швейцарський годинникпротягом двох століть виготовлялися зі справжнім рубіновим камінням усередині механізмів. Ситуація змінилася, як у 1902 року було винайдено технологію вирощування штучних рубінів. Такий оборот історії багато в чому дозволив випускати годинник масово. У наші дні природні мінерали використовуються дуже рідко, тому що штучні камені більш надійні в роботі та їх легше обробляти, ніж натуральні. Звичайно ж, усвідомлення того, що калібр годинника містить натуральні рубіни, приносить велике естетичне задоволення. Але від використання синтетичних каменів цінність справжніх шедеврів не применшується.
