Что такое баланс часов
Что такое ошибка хода («выкачка») и как ее корректировать
Автор: shultzie · Опубликовано 07.08.2018 · Обновлено 06.07.2021
На часовых форумах часто встречается такое понятие, как ошибка хода (также используют термин «выкачка» или «beat error»), которую обычно определяют как «асимметричное колебание балансового колеса». Но что это означает?
В этой статье мы расскажем про ошибку хода, ее влиянии на работу механизма и рассмотрим способы ее коррекции.
Что такое ошибка хода?
Как мы знаем, колесо баланса совершает полуколебания в обе стороны. В идеальном случае баланс должен поворачиваться в любую из сторон на одинаковый угол за одинаковый период времени. Ошибка хода — это разница во времени (измеряется в миллисекундах) между асимметричными полуколебаниями баланса. В идеальных условиях длительность полуколебаний баланса одинакова и, соответственно, ошибка хода равна нулю.
Но в реальности идеальных условий не существует. Например, поворот колеса баланса по часовой стрелке может занимать немного больше времени, чем колебание в обратном направлении. Механизм как бы выбивается из ритма.
В приведенном примере ошибка хода может составлять 1,2 мс. Следовательно, поворот по часовой стрелке длится на 1,2 мс дольше, чем в направлении против часовой стрелки.
Как появляется ошибка хода?
Балансовое колесо совершает колебательные движения в обе стороны, и с каждым проходом импульсный камень ударяет по рожку анкерной вилки.
Спусковой механизм: желтым цветом выделено колесо баланса, синим — анкерная вилка и анкерное колесо, красным — палеты и импульсный камень
Анкерная вилка расположена между двумя ограничительными штифтами.
Синим и серым выделены анкерная вилка между ограничительными штифтами, желтым цветом — анкерное колесо, красным — палеты. На конце анкерной вилки имеется рожок.
Нулевое положение баланса — это положение покоя при расслабленной заводной пружине, при этом положение импульсного камня наиболее важно как средней точки между колебаниями балансового колеса в обе стороны.
Идеальным местом покоя импульсного камня в нулевом положении является позиция посередине ограничительных штифтов. В этом случае ошибка хода равна нулю.
Однако на практике достигнуть этого практически невозможно: импульсный камень, вероятно, окажется немного левее или правее от этой точки. Это вызывает ошибку хода, поскольку одно направление полуколебания длиннее другого.
Помните, что мы говорим о миллисекундах, поэтому фактическая разница во времени здесь очень мала.
Как корректировать ошибку хода?
На мосту баланса современных часов, кроме «градусника» – рычажка регулировки точности, расположен рычажок регулировки симметричности колебаний баланса относительно точки равновесия, так называемой «выкачки». В этом рычажке закреплен конец спирали (волоска).
Массовое применение рычага регулировки «выкачки» началось в 60-е годы прошлого века. До этого конец волоска жестко фиксировался к мосту баланса, а ошибка хода регулировалась поворотом волоска на оси баланса. Это достаточно сложная операция, которая при отсутствии опыта и специального инструмента может привести к повреждению спирали баланса. Самостоятельно делать ее без крайней необходимости я бы не рекомендовал.
На мосту баланса современных часов расположены два рычажка: Градусник (1) и рычаг регулировки выкачки (2)
При наличии регулятора «выкачки» регулировка хода начинается с установки симметричности колебаний. Это принципиально важно для нормального самозапуска часов при их первоначальном заводе. Часы с сильно сбитой «выкачкой» самостоятельно запуститься не смогут и их потребуется потрясти, чтобы баланс сдвинулся и часы пошли.
Регулировку можно грубо произвести даже без таймграфера. Для этого надо спустить заводную пружину и добиться перемещением рычажка «выкачки», чтобы анкерная вилка встала строго посередине между ограничительными штифтами. Как правило, такой регулировки достаточно для того, чтобы часы уверенно запускались.
При наличии таймграфера на следующей стадии часы устанавливаются на прибор и поворотом рычажка «выкачки» добиваются диаграммы с одиночной линией хода вместо двух параллельных линий. Нормальными считаются значения до 0,5 мс. Регулировка «выкачки» делается первой, т.к. она влияет на точность хода. Затем производится установка точности хода с помощью «градусника».
Заключение
Ошибка хода является наименее значимым параметром «здоровья часов» в сравнении с амплитудой баланса и точностью. Часы с большой ошибкой хода способны показывать точное время при наличии высокой амплитуды и стабильного суточного хода.
Тем не менее часы со сбитой «выкачкой» наиболее подвержены отклонениям точности при низкой амплитуде и резких изменениях положения часов, а также могут останавливаться раньше полного расслабления заводной пружины.
ОСНОВА ВСЕГО — БАЛАНС. РАССКАЗЫВАЕМ ПРО ЧАСТОТУ КОЛЕБАНИЙ В МЕХАНИКЕ
Сколько бы Apple не презентовали новых Apple Watch (хотя последними буквально пару дней назад выкатили Iphone 12), фанаты традиционных наручных часов никуда не исчезают. Как ни крути, а мы, адепты механических часов, попадаем под действие некой магии, которая состоит из сотни маленьких деталей, соединенных тонкой работой скрупулезных мастеров и собранных в небольшой корпус часов.
В человеческом организме важен каждый капилляр и косточка, но ключевой орган — это сердце или кор в перевод с латинского. Оно качает кровь, которая циркулирует по всему телу и обеспечивает его жизнедеятельность. Если провести прямую аналогию, в механических часах ключевым элементом является механизм, а если быть более точной — пружина баланса. Забавно, каким крошечным может быть элемент первостепенной важности — его диаметр составляет чуть меньше 1 сантиметра.
Общепринятым изобретателем механизма с балансовым колесом и спиралью пружины баланса считают голландского ученого Христиана Гюйгенса — ярого фаната Архимеда, математики и астрономии. Он зарегистрировал патент в 1675 году — если вы знакомы с историей часов, то догадываетесь, что его изобретение использовались в карманных часах.
Спустя почти 500 лет принцип работы остается неизменным — пружина вместе с балансом обеспечивают ход времени благодаря колебаниям баланса. Спусковой механизм дает импульс, чтобы колесо баланса совершило вращение — это звук “ТИК”. Во время вращения пружина сжимается и уравновешивает распределенную энергию, а потом разматывается и заставляет баланс качнуться назад — это звук “ТОК”. То есть по сути, колебание состоит из двух полуколебаний.
По большому счету, работу колеса баланса можно описать таким параметром, как частота колебаний. Обычно ее считают либо в полуколебаниях в час, сокращенно пк/ч, либо в Герцах или Гц — это количество полуколебаний в секунду. Чаще всего, на официальных сайтах или инструкциях к часам ее указывают в пк/ч, однако вы легко можете перевести одну единицу измерения в другую. Если где-то на форуме вы прочитали, что в часах установлен механизм с частотой 3 Гц, а вы хотите узнать показания в пк/ч, нужно сделать следующее: умножить на 2 значение в Герцах и затем на 3600 (количество секунд в часе). В итоге получится 21600 пк/ч.
В старых карманных часах частота находилась в диапазоне от 14400 до 16200 пк/ч — такая балансовая частота обеспечивала относительно стабильную работу более крупного механизма. В 19 веке частота подросла до 18000 полуколебаний в час и долгое время 5 полуколебаний в секунду оставались стандартом.
С появлением наручных часов размер корпуса резко уменьшился, детали стало производить гораздо сложнее, при этом не теряя в качестве — они стали более мелкими и деликатными. С точностью дела были не очень — в первых наручных часах она была в разы ниже, чем в карманных. Как вам +/-10 минут в день?
Однако часовые инженеры нашли выход из этой ситуации: сделали пружину короче и увеличили количество колебаний до 21600 пк/ч. Точность и стабильность самой системы пружина-баланс возросла, и казалось бы, нарисовалась понятная взаимосвязь между двумя параметрами — чем выше частота полуколебаний, тем стабильнее работа системы и выше точность часов. Далее частота увеличилась до 28800 пк/ч, а в 1970-ых возросла до 36000 пк/ч — часы такой частоты представил японский бренд Seiko. Тогда еще Grand Seiko были элитной коллекцией, а не отдельным брендом.
Казалось бы, почему не увеличивать частоту до бесконечности, тем самым создавая экстраординарную точность и все более и более плавный ход стрелки? Дело в том, что такие высокочастотные механизмы должны противостоять силе трения, которая провоцирует больший износ деталей и требует особого масла. Либо же использования инновационных материалов, которые могут себе позволить крупные бренды в сегменте премиум. Вещи с эксклюзивными показателями частоты и точности естественно имеют место быть, но стоят достаточно дорого и доступными их, мягко говоря, назвать нельзя.
Поэтому одной из самых распространенных частот, на которых работают механические калибры часов, остаются 21600 и 28800 пк/ч. Они позволяют соблюдать баланс между адекватной ценой, достаточной точностью и долговечностью механизма. А компетентный мастер в сервисном центре сможет при желании дополнительно отрегулировать точность ваших часов.
Что такое баланс часов
В различных типах часов оси баланса могут иметь различную форму, основные виды которых рассмотрены ниже.
На заводах изготовленные оси баланса подвергают термической обработке — закалке и отпуску. Диаметр цапфы оси для уменьшения трения в опорах делают возможно меньшим, как только позволяют условия прочности.
В часовом механизме ось баланса своими цапфами устанавливают преимущественно в камневые опоры. Подвергаясь различного рода толчкам и ударам, часовой механизм может получить повреждения, одним из которых часто бывает поломка цапф оси баланса.
При падении часов такая поломка почти неизбежна.
Если наручные или карманные часы работают только в горизонтальном положении (нижняя крышка или циферблат вверху), то чаще всего это значит, что одна из цапф оси баланса сломана.
Если часовой механизм, имея заведенную пружину хода, положен на плоскость стороной с целой цапфой оси баланса, последний будет работать, и наоборот.
Но может встретиться случай, когда баланс не работает ни в одном из положений, несмотря на то, что обе цапфы целы. Такой случай может возникнуть при повреждении и выкрашивании камня, в котором находится цапфа оси баланса.
Могут иметь место случаи, когда поломка цапфы происходит не у основания оси, а отламывается самый ее кончик; вместе с этим ритм работы баланса нарушается. Эти явления при соответствующем навыке устанавливаются прикладыванием механизма к уху с поворотом последнего циферблатом вверх и вниз.
Замена оси баланса — одна из ответственных операций, выполняемых при ремонте часов.
Прежде чем приступить к замене оси, мастер должен проверить общее состояние баланса. Эта проверка производится с целью выявления плоскостного и особенно диаметрального биения обода баланса. Если окажется, что баланс поврежденной оси имеет диаметральное биение, то возникнет необходимость расточки отверстия в перекладине баланса после снятия его с оси.
После расточки отверстия стандартная ось не подойдет, необходимо подобрать или изготовить новую ось с соответствующим размером посадочного места.
В этом случае, когда баланс будет снят с оси без проверки, может возникнуть необходимость вторичного снятия его уже с новой оси. Затем производится расточка отверстия в перекладине и изготовление новой оси.
При замене оси с нее снимают все узлы. Снятие колодки с закрепленной в ней спиралью производят двумя тонкими отвертками или специальными рычажками, которыми действуют на колодку с двух противоположных сторон. Воздействие должно производиться аккуратно, с тем чтобы не повредить спираль и перекладину баланса. Для снятия колодки баланс кладут на нитбанк (стальная каленая пластина с отверстиями), чтобы его перекладина имела надежную опору. Лучше всего снимать колодку, немного раздвинув паз ее тонким клином. При введении клина диаметр колодки увеличивается. После этого она легко снимается. Снятие колодки с применением клина возможно только в том случае, если паз колодки достаточно узок.
В некоторых часах встречаются колодки, закрепленные резьбой на оси.
Установку колодки на место производят потансом с соответствующим пуансоном или очень аккуратно пинцетом. Нижнюю часть оси баланса при этом вставляют в отверстие соответствующего диаметра (с небольшим зазором) так, чтобы упор был на предохранительный ролик.
Снятие двойного ролика и особенно обода баланса сопряжено с определенными трудностями. Эти операции выполняют при помощи различного рода приспособлений. На фиг. 43 показаны приемы снятия двойного ролика: на фиг. 43, а показано приспособление с балансом, устанавливаемое в тиски; на фиг. 43, б — приспособление настольного типа. Губки приспособлений входят между перекладиной баланса и импульсным диском двойного ролика. В первом приспособлении ролик снимают за счет того, что губки выполнены клиновидными и при их сжатии они снимают двойной ролик. Во втором приспособлении с помощью пуансона ось с ободом баланса выбивают из ролика (фиг. 43, в).
Фиг. 43. Приспособления для снятия двойного ролика.
На фиг. 43, г показано приспособление, аналогичное первому. Оно работает на том же принципе выжимания двойного ролика коническими губками 1. Во избежание повреждения оси приспособление имеет ограничительные выступы соответствующей высоты или винт для регулировки положения. Снятие двойного ролика производят введением между роликом и балансом более тонкой стороны губок с постепенным смещением положения. Приспособление имеет упоры 2, ограничивающие сжатие.
Баланс хорошо, а четыре — лучше: самые точные часы
Неправы те, кто утверждает, что выдумки часовщиков направлены исключительно на красоту и раскрутку клиентов на лишние деньги. Часы с двумя и более балансами работают по хорошо известному нам с детства принципу «одна голова хорошо, а две — лучше». Дело в том, что мы не можем оградить колебательную систему наших часов от внешних воздействий. На ход часов влияют гравитация, интенсивность жестикуляций наших рук, перепады температуры и давления, электромагнитное поле и другие колебательные системы. Как раз последнее обстоятельство нам особенно важно.
Взаимное воздействие друг на друга двух колебательных систем было обнаружено еще в XVII веке. Если расположить рядом две колебательные системы, то практически мгновенно возникнет эффект затягивания частоты, то есть оба баланса начнут колебаться с абсолютно одинаковой частотой. А если их снабдить еще и общим источником энергии (то есть заводным барабаном), то балансовые колеса будут колебаться и с одинаковой амплитудой. Причем склонная к сбоям система будет брать пример с эталонной. И повлиять на слаженную синхронную работу такого дуэта куда сложнее, чем сбить с верного хода один баланс.
Итак, использование двух и более колебательных систем «баланс – спираль», совершающих противофазные колебания (когда одно балансовое колесо совершает начальное движение по часовой стрелке, а второе — против), позволяет значительно повысить точность часов. Благодаря одновременным и разнонаправленным движениям будут нивелированы почти все внешние воздействия, что нам, собственно, и требуется! К примеру, именно по этому принципу работает первый морской хронометр Джона Гаррисона, а также часы других великих английских и французских мастеров прошлого. Поэтому, когда современные пиарщики преподносят в пресс-релизах многобалансовые часы как революционные и уникальные, они лукавят. Корректнее говорить о возрождении этого класса часов. Дело в том, что современные технологии и материалы позволяют легко воспроизводить механизмы, которые давались мастерам XVII-XVIII веков с огромным трудом, а некоторые великолепные идеи прошлого только сейчас и стало возможно реализовать.
Лучше других доказывают преимущество часов с двумя балансами мастера Робер Гребель и Стивен Форси. В начале года они представили чуть ли не первые свои часы без турбийона Greubel Forsey GF4 Double Balancier 35°. В качестве базового они взяли собственный механизм двойного турбийона GF4, с которого модули турбийонов были демонтированы. Зато два баланса, расположенные под углом 35 градусов и работающие в унисон, обеспечивают очень точный ход. Корпус 43,5 мм из белого золота.
Greubel Forsey GF4 Double Balancier 35°
Самые пафосные и сложные часы с двумя балансами представила компания Blancpain. В модели Blancpain Le Brassus Tourbillon Carrousel они впервые объединили в одном механизме два самых известных антигравитационных модуля — турбийон и карусель. Карусель — это альтернатива турбийону, их конструкции ничем не отличаются друг от друга. Разница в том, что каретка турбийона являет собой непосредственное звено колесной передачи механизма, а к карусели от главной колесной передачи ведет персональная колесная передача. Карусель не оказывает чрезмерного давления на механизм и не требует сложнейшей безупречной регулировки. В данной модели турбийон расположен на отметке «12 часов», а карусель — в положении «6 часов». Связаны они между собой дифференциалом, который вычисляет среднюю арифметическую точность и передает показания стрелкам. Заводная система с синхронизатором позволяет заводить барабаны турбийона и карусели одновременно и равномерно. Запас хода Calibre 2322 с ручным заводом составляет 7 дней. Часы выпускаются в корпусе 44,6 мм из розового золота.
Blancpain Le Brassus Tourbillon Carrousel
Ну а удивили всех мастера дома Roger Dubuis. У модели Roger Dubius Excalibur Quatuor Silicon — механизм RD101 с ручным заводом и целыми 4 узлами «баланс – спираль», каждый из которых работает с частотой 28 800 пк/ч! Они соединены между собой и колесной передачей пятью дифференциалами, которые в итоге заставляют стрелки двигаться со средней арифметической точностью. 48-миллиметровый корпус часов отличается необыкновенной легкостью, так как изготовлен из кремния, который в два раза легче титанового и вчетверо прочнее стального!
Roger Dubius Excalibur Quatuor Silicon
Советы от часового мастера Душана Грујић
 |
В Сербии, в народе говорят: «Зерно, по зерно, будет целый хлеб.»
Я предлагаю всем, изготавливать простой инструмент самим, а покупать только крупные и дорогостоящие инструменты, которые очень сложно изготовить.
Вот еще один маленький, и полезный инструмент, балансная кнопка.
Этот инструмент просто изготовить, и он очень полезен при манипуляции с балансом.
Используется, когда баланс не снят с моста или когда есть необходимость, не демонтировать его.
