Для чего нужны камни в механических часах

Механизм швейцарских часов и количество камней в нем

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 купить швейцарские часы с драгоценными камнями 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 продают часы с кварцевым механизмом 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.

Источник

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

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.

В заключении хочется рассказать об уникальнейшем творении часовых мастеров Швейцарии – сотрудников компании Patek Philippe. Их своеобразный рекорд заключается в изобретении Calibre 89 – механизма с наибольшим количеством искусственных рубинов. Калибр, в котором функционируют 126 камней, разрабатывался в течение 9-ти лет. Сегодня он встроен в астрономические часы Patek Philippe Calibre 89, получившие мировую известность благодаря невероятному числу усложнений. Они включают 33 компликации! Механизм Calibre 89 состоит из 1728 элементов: шестеренки (184 шт.), мосты (61 шт.), винты (332 шт.), оси (415 шт.), пружины (68 шт.), механические части (429 шт.), камни (126 шт.). Естественно, что такие часы и весят немало – почти килограмм.

Данная модель не совсем вписывается в тематику камней в наручных часах, так как Calibre 89 – модель карманных часов. Но мы не могли не упомянуть о плоде титанических усилий команды гениальных часовщиков компании Patek Philippe, отметившей свой 150-летний юбилей.

Источник

Камни в механических часах

В 1965 году в Швейцарии был принят стандарт NIHS 94-10, в котором было указано, что такое камни в механических часах, и какая у них функция. Мы разобрались в вопросе и теперь расскажем вам в доступной форме, что такое камни в часах и зачем они нужны.

Камни в часах – детали в часовом механизме, которые изготавливаются из искусственных сапфиров или рубинов и служат для повышения износостойкости и долговечности.

Функции камней в механических часах

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:

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.

Подводя итог, стоит сказать, что камни в механических часах нужно рассматривать не только с точки зрения эстетики, но и в качестве функциональных элементов, напрямую влияющих на качество работы механизмов. Возможно, это и не главный, но очень важный фактор выбора часов.

Источник