Камни в часовом механизме для чего

Что такое «камни» и для чего они нужны в часах?

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

Источник

Что такое часовые камни, зачем они нужны

Часовые камни как критерий качества часового механизма

Независимо от марки механических часов, будь то дорогостоящий «Oris» или обыкновенный «Полет», в любых наручных часах есть часовые камни.

Тем не менее, нельзя сказать, что сегодня часовые камни используются исключительно для уменьшения трения в часовом механизме. Ведь коэффициент трения между закаленной сталью и часовым камнем примерно равен коэффициенту трения латуни и стали. В чем же заключается целесообразность использования драгоценных камней в роли подшипников для часовых механизмов?

Дело в том, что диаметр цапф осей карманных и наручных часов очень маленький (около 100 микрон). Из школьного курса физики известно, что сила давления имеет прямую зависимость от площади, контактирующих поверхностей. Вследствие этого можно сделать закономерный вывод, что часовые камни используются не только для снижения трения, но и для сохранности осевых опор. Плюс камень не подвержен коррозии, а его шлифованная поверхность намного дольше сохраняет свои свойства, чем металл.

В зависимости от назначения часовых камней различают несколько их видов: накладные, палеты, импульсивные и сквозные.

Полусферическая поверхность накладных камней способствует снижению трения в опорах. Как правило, этот вид камней применяется в качестве подпятников.

Для передачи взаимодействия от баланса к анкерной вилке применяются импульсные камни. В разрезе они представляют собой неполный эллипс, выполнены в форме цилиндрического штифта.

В электронно-механических часах в зависимости от сложности механизма и наличия дополнительных устройств (календарей, отдельного секундомера и т. п.) применяется от 17 и более камней. Впрочем, некоторые производители, зная, что большая часть потребителей выбирает часы по количеству камней, нецелесообразно используют часовые камни в механизме (например, размещают их по кругу ротора автоподзавода и т. п.) только для того, чтобы написать на циферблате внушительное число. Неважно, насколько престижен бренд производителя, будь то Rado или Orient, количество камней в часах должно соответствовать количеству осей.

Источник

Драгоценные камни в механических часах

Покупатель: Покажите-ка мне вон те часы. В них сколько камней?
Продавец: Автоматический механизм на 25 камнях, частота баланса.
Покупатель (перебивает): Да это ладно, частота эта. Все равно не пойдет! Вот у друга моего часы – там камней 31 штука, а тут всего 25.

Диалог, конечно, воображаемый, и фантазировать дальше мы не станем. Ясно, что покупатель здесь – человек, в часах, мягко говоря, не очень сведущий, ну а продавец. О продавце сказать ничего не можем. Но попробуем вместо него помочь вам разобраться: что это за камни такие, для чего они нужны, правда ли, что их количество отражает качество часов?

Камни – для чего они?

Часовой механизм – очень сложное устройство с множеством деталей, значительная часть из которых подвижна. Пружинки сжимаются-разжимаются, колесики вращаются, всякие рычажки ходят туда-сюда. Эти детали механически взаимодействуют друг с другом и с неподвижными частями конструкции. Так, важнейшая часть механизма, задающая ритм его работы и, следовательно, точность хода, – баланс: массивный (по меркам миниатюрного механизма) обод, совершающий колебания со строго определенной (и достаточно высокой) частотой. Эти колебания, то по часовой стрелке, то против нее, и так беспрерывно, происходят, естественно, на оси, которая опирается в неподвижную деталь (в часовом деле она называется платиной). В опоре имеет место трение. Для его стабилизации и минимизации, а также для предотвращения преждевременного износа трущихся частей, применяются, как всем известно, подшипники. Вот камни-то и являются в часовом механизме такими подшипниками! Не только ими, камни устанавливаются еще в ряде мест, ответственных в смысле трения, но углубляться в специфику часовой микромеханики мы здесь не будем – главное-то установили.

Почему именно камни?

Из-за миниатюрности наручных часов применять в них знакомые всем шариковые или роликовые подшипники невозможно. Даже не только в наручных: мастера столкнулись с этой проблемой еще в эпоху карманных часов. Механизмы стали маленькими, приемы общего машиностроения, годные, например, для башенных часов, перестали работать. И на рубеже XVII и XVIII веков появилась идея – использовать в этом качестве драгоценные камни, а именно рубины. Пионером в этом деле стал великий английский часовщик Джордж Грэм. Трение металла о рубин оказалось более чем приемлемым, к тому же рубин очень тверд (а значит, долговечен), но не слишком сложен в обработке, позволяя придавать ему нужную форму – призмы, полусферы, с углублениями и отверстиями и т.п. Да еще и смачиваемость у рубина отличная – это тоже важно, ведь смазка все равно необходима, а при хорошей смачиваемости масло равномерно распределяется по поверхности. Наконец, камень не подвержен коррозии, что существенно как для него самого, так и для смазочного материала. Все эти качества унаследовали и синтетические камни, время которых пришло в ХХ столетии и которые радикально удешевили производство часовых механизмов. По своим физико-химическим характеристикам искусственный рубин ничем не отличается от природного. Это тот же самый корунд, он же кристаллический оксид алюминия (Al2O3), с добавлением микроскопических долей хрома, придающего камню красный цвет. Заметим: по-английски эти камни вполне обоснованно называются драгоценными – jewels.

Количество переходит в качество?

В науке диалектике – да, переходит. В природе, как правило, тоже. А вот в технике и искусстве – далеко не всегда! И в часовой механике, она же часовое искусство, этот закон отнюдь не непреложен. В устоявшейся за примерно три века принципиальной схеме часового механизма необходимы лишь 17 камней. Воздержимся от детализации – каких именно камней и в каких местах, – а просто отметим: всего 17. Иногда производители экономят, заменяя один или два камня на опору из латуни, но в качественных современных часах количество камней чаще превышает классические 17. Его увеличивают и автоподзавод, и различные дополнительные функции – календарные, секундомерные, акустические, астрономические и т.д. Ведущим мировым производителем часовых механизмов является швейцарская компания ЕТА, входящая в группу Swatch. Очень известный калибр ETA Unitas 6497/6498 с ручным заводом, тремя центральными стрелками (часовой, минутной, секундной) и окном даты, работает как раз на 17 камнях. А ЕТА 2824-2, с теми же функциями, но с автоподзаводом, имеет 25 камней. Многие часовые бренды, включая элитные, закупают эти механизмы, выполняют дополнительную финишную отделку, маркируют изделие собственными логотипами, но по сути «сердце» часов остается тем же самым. Другие компании, особенно из числа не входящих в Swatch Group, приобретают абсолютно аналогичный механизм компании Sellita, например, SW 200-1. Чтобы этот клон хоть как-нибудь отличался от ЕТА 2824-2, Sellita дополняет его еще одним (необязательным) камнем, доводя их количество до 26. А вот в не менее популярном автоматическом механизме ЕТА 2892-А2, представляющем следующее поколение калибров, камней меньше – 21, при тех же функциях. Столько же (25) их в другом базовом для всей часовой индустрии механизме ЕТА Valjoux 7750, хотя функционально он более сложен, ибо представляет также возможности хронографа для измерения отдельных отрезков времени. Так что прямой связи между количеством камней и техническим совершенством механизма нет.

И все-таки.

Однако, как мы уже сказали, есть и общая закономерность: чем больше функций у часов, тем конструктивно сложнее их механизм и тем, при прочих равных, больше в нем камней. Например, в механизме часов Patek Philippe Grandmaster Chime, с вечным календарем, вторым часовым поясом, фазами Луны, будильником, минутным репетиром, указателем запаса хода и другими функциями – всего их 20, включая 5 акустических, – 1366 деталей, в том числе 108 камней! А рекордные по сложности карманные часы Patek Philippe Caliber 89, располагающие 33 функциями, работают аж на 126 камнях, из общего числа деталей механизма – 1728. Той же закономерности, в общем, подчиняется и применение тех или иных нестандартных технических или концептуальных решений. Так, механизм часов A. Lange & Sohne Zeitwerk Minute Repeater (Германия) собран на 93 камнях, что неудивительно: индикация часов и минут здесь цифровая (в окошках, «прыгающая»), имеется минутный репетир, да еще и невидимое снаружи устройство постоянного усилия, обеспечивающее стабильность хода вне зависимости от натяжения заводной пружины.

И тем не менее, наш вымышленный покупатель, посетовавший в начале обзора на малое количество камней (всего 25, у друга-то больше – 31) был неправ в самой основе своего суждения. Более того, намеренное увеличение числа камней в чисто маркетинговых целях стоит назвать даже злостным! Известны курьезы такого рода: стремясь завлечь неискушенного клиента, компания просверливает ненужные дырочки – ни много ни мало 83 – в роторе автоподзавода и в каждую устанавливает камень, тоже совершенно ненужный. Вернее, нужный только этому производителю, который, доведя количество камней до 100 (из них реально работающих 17), увеличивает цену изделия непропорционально затратам. Кстати, в этом анекдотичном случае компания по ошибке просверлила не 83, а 84 отверстия – обсчитались, но камней туда поставили только 83: сочли, что 101 будет уже перебором…

А кварц?

Конечно, выше мы говорили только о механике. А как обстоит с камнями у кварцевых часов? Сразу скажем: их там гораздо меньше, но как минимум один все-таки есть. Это опора вала ротора шагового электродвигателя, передающего высокочастотные колебания кристалла кварца на колесную передачу. Так что, если вы видите маркировку «1 jewel» или даже «No jewels» (зачастую обходятся композитами), то это вовсе не значит, что часы плохи. Просто они – иные.

Источник

Камни в наручных часах: разбираемся в устройстве механизма

Камни в наручных часах являются интересной частью механизма, назначение которой понятно далеко не всем. Кто-то считает, что речь идет об украшениях на корпусе, а другие полагают, что это не более чем маркетинговый прием, а сами по себе камни ни на что не влияют. Оба мнения не отражают действительности, хотя доля истины в них есть

Камни в часах – важный элемент хронометра, отвечающий за его точность и надежность. Действительно, иногда этот параметр может быть приукрашен, но в целом указание на количество камней в часах говорит об их качестве. В нашей статье мы подробно разберем роль этого элемента и расскажем о том, как не попасться на удочку маркетологов.

Задача камней в наручных часах

Если специалиста спросить, для чего нужны камни в наручных часах, то в ответ вы услышите: «Чтобы стабилизировать трение и снизить степень износа поверхностей механизмов, контактирующих друг с другом». В стандарте швейцарской организации Normes de l’industrie Horloge Suisse (NIHS 94-10), разработанном в 1965, камням определена именно такая функция. Что же это обозначает?

Если не очень углубляться в детали, то принцип работы часового механизма заключается в следующем: заводная пружина заставляет его вращаться, а регулятор баланс-спирали сдерживает скорость вращения. Это приводит к тому, что основные оси механизма находятся под постоянным давлением. Самая большая нагрузка приходится на опору баланса, так как эта ось не только удерживает сам баланс, но и осуществляет непрерывные возвратно-поступательные движения.

Контакт оси с платиной и мостами механизма обеспечивают цапфы, которые делаются максимально тонкими, чтобы снизить силу трения в осевых опорах и сократить расход энергии пружины. С целью стабилизации трения между платиной (статическим каркасом) и движущейся осью устанавливается подшипник – это обязательная деталь часового механизма.

В качестве подшипников для цапф осей, как правило, используются камни в наручных часах. Вообще-то, говорить, что камни нужны для снижения силы трения в опорах, не совсем правильно. По идее, коэффициенты трения пар закаленная сталь – рубин (или алмаз) и закаленная сталь – латунь практически одинаковы. Почему же в качестве подшипников используются драгоценные камни?

Дело в том, что диаметр цапф в механизмах наручных и карманных часов не превышает 100 микрон. Из школьного курса физики мы знаем: сила давления определяется площадью задействованных поверхностей. Следовательно, камни в наручных часах используются не только для снижения трения, но и для увеличения срока действия часовых опор. К тому же, камни не поддаются коррозии, а после отшлифовки они представляют собой безупречную поверхность.

Камни используются не только в опорах. Работа механизма невозможна без импульсного камня, а также они являются материалом для палет, которые крепятся к анкерной вилке. Более того, под давлением зубьев анкерного колеса и ударами о рожки анкерной вилки удержится только очень твердый минерал.

Материал и классификация камней в наручных часах

Современные часовщики отдают предпочтение искусственному рубину, мотивируя свой выбор тем, что этот камень очень твердый, хорошо поддается обработке и качественной полировке, у него достаточно высокая износостойкость. Кроме этого, у него достаточно высокий коэффициент смачиваемости, благодаря чему масло равномерно распределяется и удерживается на поверхности камней, способствуя увеличению срока работы всего механизма. Стоит обратить внимание и на тот факт, что, постоянно взаимодействуя с искусственным рубином, смазочный материал не окисляется и не меняет своих свойств.

Камни в наручных часах имеют разное назначение и выполняют определенные функции. В связи с этим они делятся на следующие виды: палеты, накладные, сквозные и импульсные.

Камень-палет представляет собой прямоугольную призму. Различают два вида палет: входа и выхода. Их назначение определяется по углу, который образовывается при соединении плоскостей импульса и основания (у палета выхода он острее).

Накладные камни обычно их используются как подпятники. Они имеют форму полусферы, что помогает минимизировать трение в опорах.

Сквозные камни могут иметь отверстия в форме цилиндра или сферы. Во всех камнях данного вида есть небольшие углубления, в которых удерживается масло для часового механизма. Камни с цилиндрическим отверстием выполняют функцию подшипника для цапфы триба и осей колесиков. Для цапф балансовых осей используются камни со сферическими отверстиями.

Импульсные камни в наручных часах имеют форму цилиндрического штифта и предназначены для взаимодействия баланса с анкерной вилкой.

Необходимое количество камней в наручных часах

В общих чертах ясно, что число часовых осей определяет необходимое количество камней. Например, если хронограф содержит вспомогательные циферблаты, на которых есть секундная стрелка, то желательно, чтобы цапфы этих осей были защищены камнями. Это же касается и оси репетира. Иногда можно увидеть маркировку, вызывающую недоумение: 50 камней, 83 камня или 100 камней. Невольно возникают вопросы: «как их там разместили?» или «зачем их столько напихали?»

В терминологии производителей часов есть понятие «декоративные камни». Их используют или для украшения механизма (если у часов прозрачная задняя крышка) или для маскировки дыры в плате. Однако по правилам мирового стандарта количество камней, указанных на маркировке, должно соответствовать числу, задействованному в работе механизма. Это относится к часам, выпущенным позднее 1965 года. Почему же встречаются подобные маркировки?

Все объясняется тем, что термин «функциональность» можно трактовать по-разному. Некоторые считают: если камни в наручных часах установлены для плавного хода календарного диска, то их нельзя считать функциональными. Даже не смотря на то, что они способствуют снижению трения. Для движения диска в простом механизме необходимо усилие 20-25 граммов/миллиметр. Благодаря камням это усилие может быть сокращено почти вдвое, а это снижает нагрузку на весь механизм. Неужели это нельзя отнести к функциональности, если говорить, например, об очень тонких часах или о механизмах, которые показывают не только время, но и фазы Луны или запас хода?

Не обходится здесь и без курьезных моментов. Например, на маркировке часов американской компании Waltham было указано 100 камней. 17 из них, как и положено, находились в самом механизме, а 83 украшали окружность ротора подзавода. Причем, по кругу было просверлено 84 дырочки, но, чтобы сохранить круглое число, одна из них осталась пустой. Конечно, благодаря такому обилию камней ротор двигался очень плавно, но подобного эффекта можно было добиться менее затратным способом.

Еще один вариант – отсутствие камней в наручных часах. Кварцевые механизмы прекрасно могут работать и без них, так как в этом случае нагрузка на колесную передачу поступает только в момент поворота шагового двигателя. Учитывая, что в осях почти нет напряжения, для снижения трения и предотвращения износа достаточно деталей с максимально легкими поверхностями. Именно этим объясняется тот факт, что в большинстве кварцевых часов используются пластиковые платы и колеса.

В случае трения друг о друга пластиковых механизмов или стали оси о пластик нагрузка минимальная. Таким образом, в кварцевых часах камни нужны только в опоре ротора шагового двигателя, так как только в этой оси происходит напряжение. Если вы видите на кварцевых часах маркировку «2 камня» и меньше, вплоть до нуля (No jewels) – это нормально. Камни в наручных часах – далеко не самое главное.

Часовые механизмы с наибольшим количеством камней

Рассмотрим механизмы в порядке увеличения количества камней. Самым скромным, пожалуй, является автоматический калибр Cal. 80110, содержащий 28 камней. Данная модель механизма, создана специалистами компании IWC для швейцарских наручных часов для мужчин IWC Ingenieur Automatic. В них нет ничего суперсложного: индикатор запаса хода и специальное отверстие (апертуру) в районе цифры «3», в котором показывается дата. Водонепроницаемость часов составляет 120 метров, а запас хода – 44 часа.

Следующие по «скромности» наручные часы с камнями – Jaeger-LeCoultre – Calibre 896 (32 камня). Производитель – знаменитая компания Jaeger-Le-Coultre (Швейцария). В механизм включено 242 элемента, частота его работы составляет 28 800 полуколебаний/час, а запаса хода хватает на 43 часа.

Сal. 1315 – еще один неповторимый автоматический механизм, состоящий из 222 элементов. Его устанавливают в Blancpain 500 Fathoms Diving Watch – наручные часы с запасом хода 120 часов, созданные швейцарскими мастерами специально для дайверов. В Сal. 1315 включено 35 камней, имеющих свою функциональную нагрузку. В данной модели от компании Blancpain есть 3 барабана и баланс Glucydur – это и является их отличительной чертой. Калибр 1315 необычайно сложен, поэтому для каждого из 35-ти рубинов определена своя серьезная задача.

Далее хотим обратить ваше внимание на уникальность OMEGA 8500 – коаксиальный калибр с автоматическим подзаводом, который в 2007 году разработали специалисты компании Omegа (Швейцария). Данный механизм создавался по оригинальному проекту, хотя современные производители часов, как правило, используют в своей работе готовые базы калибров, доводя их до совершенства.

В калибр 8500 встроено 39 камней, каждый из которых выполняет определенную функцию. Некоторые камни в наручных часах предназначены для уменьшения трения коаксиального спуска Hour Vision и для плавного хода двух барабанов, расположенных друг за другом, обеспечивая максимальную стабильность работы механизма. Запас хода механизма – 60 часов. В общем, из 39-ти камней нет ни одного «нефункционального» – это настоящий прорыв!

Cal. 3120 – калибр, разработанный швейцарской компанией Audemars Piguet. Данный механизм установлен в наручные часы Audemars Piguet Jules Audemars 3120 Classic. Запас хода механизма составляет 60 часов, а частота часовых полуколебаний – 21 600. В данной модели нет ничего лишнего: центральные стрелки (часовая, минутная и секундная) и апертура с датой (возле цифры «3»).

Ulysse Nardin – компания, завоевавшая мировую признательность благодаря своим достижениям в сфере разработки часовых механизмов. Специалистами компании разработан совершенно оригинальный механизм – автоматический Cal. 67, Patek Philippe Calibre 89, который благополучно работает в корпусе мужских наручных часов Ulysse Nardin Sonata. В нем задействовано 109 искусственных рубинов, причем все камни в наручных часах выполняют свою задачу, а не бездействуют, как в Waltham, содержащем 100 камней.

Ulysse Nardin Sonata – это поистине шедевр человеческого гения! У них очень разнообразный сложный функционал: будильник, индикатор запаса хода и система двойного времени, которая позволяет мгновенно перейти в новый часовой пояс. Частота работы калибра – 28 800 полуколебаний/час. Действительно, достойнейший образец часового мастерства.

Источник