Mobilitenin hızla arttığı bir dünyada modern taşınabilir cihazların dünyasında, sadece 50 sene önce zamanı takip etmenin en uygun yolunun mekanik bir saat olduğuna inanmak zor olabilir. Mekanik saatler, kuvars ve akıllı kardeşlerinin aksine herhangi bir pil veya başka elektronik bileşen kullanmadan çalışabilir.
Burada gördüğünüz şey mekanizma olarak biliniyor ; mekanik bir saatin genellikle metal bir kasanın içinde bulunan iç kısmıdır. Bu yazıda saat mekanizmasının kendisine odaklanıyorum saat kasaları yalnızca gösterinin gerçek yıldızları olan mekanizmaları gizlemektedir.:)
Saat mekanizmasının tamamı birçok parçadan oluşsa da herhangi bir saatin temel işlevini oluşturan zaman işleyiş sistemi yedi ana parçadan oluşur.
yukarıda görmüş olduğunuz parçalar sadece saniye ibresinin doğru hızda dönmesine katkıda bulunan pek çok ilginç ayrıntıya sahiptir mekanizmanın güç kaynağına odaklanarak bu ayrıntıları keşfetmeye başlayalım.
Tamamen mekanik cihazların kendilerine güç sağlamak için birkaç farklı yol vardır, ancak enerjiyi depolamanın en basit yöntemlerinden biri bir yay kullanmaktır. Günlük hayatta gördüğümüz yayların çoğu helezon yaylardır.
Enerji depolamada bu gibi yaylar oldukça kullanışlıdır. Spiral burulma yayları, mekanik saatlerde yaygın olarak kullanılan bir örnektir. Bu yaylar büküldüğünde enerji depolarlar. Yay serbest bırakıldığında, ters yönde gevşer ve nihayetinde doğal durumuna geri döner. Bu süreç, saat mekanizmasının çalışmasını sağlamak için kullanılır.
Mekanik bir saatteki dönen ibreleri göstermek istiyorsak, burulma yayı özellikle kullanışlıdır çünkü sağladığı dönme hareketi bu ibreleri hareket ettirir. Tipik bir mekanik saatteki yay biraz daha karmaşık bir şekle sahiptir; aşağıda rahat durumda görebilirsiniz. Kaydırıcıyı sürükleyerek havada sarmayı deneyebilirsiniz, ancak bıraktığınızda orijinal şekline geri dönecektir yay oldukça güçlü ve hızlı bir şekilde genişlemeye eğilimlidir. Yayı muhafaza etmek için onu namlu olarak bilinen bir muhfazaya konulmuştur. muhafazaya yerleştikten sonra yay hala orijinal durumuna genişlemeye çalışır, ancak namlunun duvarları onu yerinde tutar. Bu yay, saatin enerji deposudur ve adı olan “zemberek” olarak bilinir.
Zembereğin iç kısmında çardak adı verilen bir parça bulunur. Bu çardak, zembereği sıkıca saracak şekilde yerleştirilir. Çardak, zembereğin ucundaki küçük bir deliğe tutunan bir kancaya sahiptir. Çardak döndürüldüğünde, zemberek ve çardak birlikte çekilerek sarılır. Bu süreçte, çardak zembereği geriye doğru döndürür ve onu sıkıca sarar. Namlu, zembereğin dönebileceği bir boşluk içinde sabitlenmiştir. Zemberek çevrildiğinde, çardak tarafından sarılarak namlunun dönmesine neden olur. Bu dönüş hareketi, saat mekanizmasındaki diğer parçalara güç sağlar. Zembereğin depoladığı enerjiyi kullanmak istediğimizde, çardak tutulmaya devam edilir ve namlunun serbestçe dönmesine izin verilir. Bu, zembereğin enerjisini saat mekanizmasına aktarmak için kullanılan bir yöntemdir.
Çardağın sıkı tutulduğunu ve zemberek yayının tıpkı yukarıdaki gösteride olduğu gibi namluyu döndürdüğünü varsayacağız. Zemberek ve namlu konusunu bitirmeden önce bu mekanizmayı daha güvenilir kılan diğer iki detaydan bahsedelim. Rahatlamış baharı bir kez daha gündeme getireyim Zemberek yayına bağlanan metal şerit, dış kısmına ilave gerilim sağlar. Bu metal şerit gerçekten düz şekline geri dönmek istiyor, bu yüzden namlunun duvarına doğru itiyor ve zembereği yerinde tutan çok fazla sürtünme olur. Bu , çardak iç kısmı hareket ettirdiğinde zembereğin dış ucunu kilitler . Yayı maksimum kapasitesinin üzerinde sarmaya devam edersek , zemberek yayının içeri kaymasına neden olan sürtünmeyi aşmış oluruz; bu, parçaların kırılmasını önleyen bir güvenlik mekanizması görevi görür. Gördüğümüz gibi, rahat durumdayken zemberek, çeşitli eğriliklere sahip bir S şekli oluşturur. Bu, zembereğin namlu içindeyken farklı bölümlerindeki gerilimin dengelenmesine yardımcı olur . Sarılmış yayın iç kısımlarının dış kısımlara göre çok daha küçük bir yarıçapa sahip olduğuna dikkat edin. Gevşemiş yay sadece düz bir metal parçası olsaydı, sarma işleminden sonra iç kısımlar dış kısımlara göre çok daha fazla bükülürdü. S şeklindeki yay ile yayın dış kısımları da benzer bir gerilim altındadır çünkü ters yönde bükülmüş olan eğrisine geri dönmek isterler. Zembereği sabitlemek ve içeri toz girmesini önlemek için namluyu yerine oturan bir kapakla kapatılır bazı saat kapaklarına dikkat ederseniz kullanıcılar için gizli bir mesaj taşımaktadır.:)
Saat mekanizmasında, ibrenin çok hızlı dönmesi ve zembereğin depoladığı enerjinin kısa sürede tükenmesi sorunuyla karşılaşıyoruz. Bu durumda, saat mekanizmasının daha uzun süre çalışabilmesi için bir çözüm bulmamız gerekiyor. İşte bu çözüm genellikle dişlilerin devreye girdiği noktada ortaya çıkar. Bir saat kolu takılı olduğunda, zamanı daha yavaş ve düzenli bir şekilde takip edebilmek için dişli mekanizmaları kullanılır. Bu dişliler, zembereğin az sayıda dönüşünü daha uzun bir zaman dilimine yayarak ibrenin çok sayıda dönüş yapmasını sağlar eğer saatimizin tek bir kurulumda yaklaşık 40 saat çalışmasını istiyorsak, yelkovanın 40 dönüşü tamamlaması gerekir. Bu durumda dişliler, zembereğin az sayıdaki dönüşünü yelkovanın çok daha fazla dönüşüne dönüştürerek bu süreyi sağlarlar. Benzer şekilde, saniye ibresi için de aynı prensip geçerlidir; dişliler saniye ibresinin hızını ayarlayarak zamanı daha hassas bir şekilde takip etmemizi sağlarlar. Bu sayede, dişli mekanizmaları kullanarak saat mekanizmasının daha uzun süre çalışmasını ve zamanı daha doğru bir şekilde takip etmesini sağlayabiliriz.
Dişliler ise farklı eksenler arasındaki dönüş hızını değiştirmek için kullanılır. Bir dişliden diğerine geçen güç, dişliler arasındaki diş sayılarından kaynaklanan oranlarla belirlenir. Eğer bir dişli diğerinden daha fazla dişe sahipse, bu dişli daha az dönüş yapar; bu da dönme hızını yavaşlatır.
Şekilde bir büyük kırmızı dişlinin üzerine yerleştirilmiş küçük sarı dişlinin tek bir dönüşünü tamamlaması daha kısa sürer çünkü sarı dişli daha az dişe sahiptir.
Bu oranları doğru ayarlamak, saat mekanizmasının istenilen dönüş hızlarını sağlamak için önemlidir. Örneğin, dişlinin 7 dönüş yapması ama saniye ibresinin aynı süre içinde 2400 dönüş yapması gerektiğinde, diş oranının yaklaşık 343:1 olması gerekir. Bu oran, dişliler arasındaki diş sayıları veya yarıçap oranlarına göre hesaplanır.
Ancak, bu büyük oranlar mekanizmanın boyutunu ve karmaşıklığını artırır. Bu nedenle, mekanik saatler genellikle çiftler halinde çalışan dişli dizileri kullanır. Her çift, hızı bir dereceye kadar artırır. Örneğin, namlu birinci tekerleği tahrik eder, bu tekerlek ikinci tekerleği tahrik eder ve bu zincirleme şekilde hız artırılır.
Dişlilerin şekli de önemlidir. Mekanik saatler genellikle sikloidal diş profillerini kullanır. Bu profiller, daha yumuşak bir güç aktarımı sağlar ve dişlilerin daha sessiz ve verimli çalışmasını sağlar.
Son olarak, enerjinin salınım hızını kontrol etmek için eşapman kullanılır. Bu, saat mekanizmasının enerji kullanımını daha dengeli ve istikrarlı hale getirir.
Kaçış Çarkı (Escape Wheel):
Kaçış çarkının diş profili, tipik dişlilerden farklıdır ve özel olarak tasarlanmıştır. Bu tasarımın amacı, palet çatalıyla etkileşime girerken sürtünme ve kilitlenme olasılığını azaltmaktır.
Üst kısmında bulunan düzenli dişli, kaçış çarkının dönmesini sağlar ve bu dönme hareketi saat mekanizmasına enerji sağlar.
Palet Çatalı (Pallet Fork):
Palet çatalı genellikle metalden yapılmış olup, ucunda bulunan sentetik yakut parçaları aşınmayı önler ve sürtünmeyi azaltır. Bu özellikler, palet çatalının hassas ve sorunsuz bir şekilde hareket etmesini sağlar.
Palet çatalının görevi, kaçış çarkının dönme hareketini kontrol etmektir. Kaçış çarkı dönerken, palet çatalı belirli aralıklarla kilidi açar ve tekrar kapatır, bu da saat mekanizmasının doğru bir şekilde çalışmasını sağlar.
Kaçış Mekanizması (Escapement Mechanism):
Kaçış çarkı ve palet çatalı, kaçış mekanizmasının temel bileşenleridir. Bu mekanizma, saatteki zamanlamayı sağlar ve denge tekerleğiyle senkronize bir şekilde çalışır.
Kaçış mekanizması, kaçış tekerleği ve palet çatalı arasındaki etkileşime dayanır. Bu etkileşim, saat ibrelerinin doğru bir şekilde ilerlemesini sağlar.
Denge Çarkı (Balance Wheel) ve Mücevher Silindiri (Jewel Cylinder):
Denge çarkı, saatteki salınım hareketini sağlayan önemli bir parçadır. Genellikle yüksek frekanslı bir şekilde ileri geri hareket eder.
Mücevher silindiri, denge çarkının palet çatalıyla etkileşime girmesini sağlar. Bu etkileşim, kaçış çarkının kilitlenmesini açar ve saatteki tik tak hareketini düzenler.
Dişli Takımı ve Vites Küçültme (Gear Train and Reduction):
Saatteki dişli takımı, gücün diğer saat parçalarına aktarılmasını sağlar. Bu takım, dişlilerin belirli bir oranda dönmesini ve gücün saat ibrelerine iletilmesini sağlar.
Vites küçültme, dişliler arasındaki oranları değiştirerek saatteki hareketin kontrol edilmesini sağlar. Bu sayede, saat ibrelerinin doğru hızda ilerlemesi sağlanır.
Denge ve Denge Yayı (Balance Wheel and Balance Spring):
Denge ve denge yayı, saatteki salınım hareketini oluşturur. Denge yayının sertliği ve denge çarkının eylemsizlik momenti, salınımın hızını ve periyodunu belirler.
Bu parçaların doğru ayarlanması ve senkronize edilmesi, saat mekanizmasının doğru ve hassas bir şekilde çalışmasını sağlar.
Tüm bu parçaların bir araya gelmesiyle mekanik saat, zamanı doğru bir şekilde ölçen ve gösteren güvenilir bir araç haline gelir. Her bir parçanın işlevi ve etkileşimi, saatin doğru ve hassas bir şekilde çalışmasını sağlamak için önemlidir.
Bizim mekanizmamızda, saniye ibresi güç aktarma sisteminin dördüncü tekerleğine monte edilmiştir çünkü bu çark dakikada bir kez yüksek hassasiyetle dönmektedir. Yelkovanın doğru hızda dönebilmesi için bir eksenin bundan 60 kat daha yavaş dönmesi gerekiyor. Neyse ki, bu saat mekanizmasının tasarımcıları diğer viteslerden kaynaklanan hız düşüşünün bir kısmından faydalanmak için ustaca bir yöntem kullanmışlar. Saatin merkezine, tahrik çarkıyla birlikte bir top dişlisi monte edebilir ve bu tahrik çarkının küçük dişliyle birbirine geçmesini sağlayabiliriz. Üçüncü tekerlek döndüğünde, tahrik tekerleğini ve dolayısıyla top pinyonunu da döndürür. Yelkovanı top pinyonunun üzerine monte ederek geçen dakikaları takip edebiliriz; ilgili tüm dişlilerdeki diş sayısı, saniye ibresine kıyasla istenen 60 kat hız düşüşünü elde etmek için dikkatlice hesaplanır. Akrebin dakika ibresinden 12 kat daha yavaş dönmesi gerekir, ancak bunu iki ek vites kullanarak kolayca başarabiliriz. Ara dakika çarkı top pinyonuyla, saat çarkı da o dakika çarkının pinyonuyla birbirine geçer. Saat çarkı, top dişlisi üzerinde gevşek bir şekilde dönebilir, böylece her ikisi de birbirinden bağımsız olarak dönebilir. Akrebi o saat çarkının üzerine koyarak saatin ibrelerini hareket ettiren mekanizmanın montajını bitirebiliriz. Ayrıca on iki saatin her birinin işaretlendiği bir kadran da ekledim; bu aslında ibrelerin gösterdiği zamanı okumamızı sağlıyor. Zaman tutmak her saatin temel işlevidir, ancak çoğu cihaz komplikasyon olarak bilinen çeşitli ek özellikler ekleyerek bunun ötesine geçer. Mekanizmamız çok karmaşık olmasa da yine de kadranın sağ tarafındaki küçük pencerede ayın o anki gününü gösteren hoş bir komplikasyona sahiptir. Tarih Bu saatteki tarih mekanizması dört ana parçadan oluşur: atlama yayı, gösterge dişlisi, tarih atlama plakası ve dişlisi ve üzerinde olası 31 günün yazılı olduğu büyük tarih halkası.Bu mekanizmanın nasıl çalıştığını açıklamak için öncelikle ilgisiz tüm parçaları gizleyeceğim. Ayrıca gösterge dişlisinin kapağını da çıkaracağım, bu da içinde gizlenmiş küçük bir burulma yayını ortaya çıkarıyor. Saat çarkı döndüğünde bu parçaların birlikte nasıl çalıştığını görelim. Saat çarkı döndükçe tarih atlama plakasındaki dişliyi de döndürür. Bu dişlinin diğer tarafı ise gösterge dişlisini ve ona bağlı burulma yayını döndürür. O yay, tarih halkasının dişine takılıp esniyor ama bir noktada tarih halkasını ileri doğru itmeye başlıyor. Halka yeterince döndüğünde atlama yayı halkayı hızla bir sonraki konuma geçirir. İlk etapta neden bu karmaşık mekanizmaya ihtiyacımız olduğunu merak edebilirsiniz. Safça, tarih halkasının dönüşünü saat çarkının dönüşüne doğrudan bağlayabileceğimizi varsayabiliriz; tıpkı saat çarkını dakikalarla senkronize olarak, daha yavaş da olsa döndürdüğümüz gibi. Ne yazık ki bu, kadrandaki küçük pencerenin altında güncel tarihin sürekli olarak dönmesine neden olacak ve okumayı zorlaştıracaktır.
Otomatik Kurma
Saat takan bir kişi gün boyunca kollarını hareket ettirdiğinde, saatin uzaydaki yönelimi oldukça değişir. Hatta yavaş bir yürüyüş sırasında bile saat bir miktar sallanabilir. Normalde, saati çalıştırmak için harcanan enerjinin tamamı boşa gider, ancak otomatik kurma mekanizması bu enerjinin bir kısmını zembereği kurmak için kullanır otomatik kurma mekanizmasını anlamak için ilk olarak ana fikre odaklanalım. Ana parça, merkez etrafında serbestçe dönebilen bir ağırlıktır. Bu ağırlık döndüğünde, bir grup dişliyi çalıştırır ve en sonunda namlunun içinde saklı zemberek yayını sarmak için kullanılan mandallı çarka bağlanır. Ağırlığın serbestçe dönebilmesi kritik öneme sahiptir. Aşağıdaki gösteride, saati uzayda sürükleyerek döndürdüğünüzde ağırlığın nasıl tepki verdiğini görebilirsiniz. Yerçekimi, ağırlığı her zaman aşağı doğru çeker, böylece saatin geri kalanı göre dönmeyi sağlar. Saatin kurulmasıyla ilgili tartışmaları hatırlarsanız, cırcırlı tekerleğin yalnızca bir yönde dönebildiğini ve tıklamanın zemberek yayının kendi başına gevşemesini önlediğini anımsarsınız. Ancak ağırlık ileri geri hareket edebilir; bu da normalde ağırlığa bağlı herhangi bir dişli sisteminin her iki yönde de dönmesine neden olur. Otomatik kurma mekanizmasına tek başına baktığınızda, alışılmadık bir şey fark edebilirsiniz; ağırlığı ileri geri çevirdiğinizde çıkış dişlisi yalnızca bir yönde döner. Daha iyi anlamak için bu donanıma küçük bir siyah nokta ekledim. Bunun nasıl gerçekleştiğini anlamak için önce mekanizmada yer alan tüm parçalara bakalım Yeşil dişli, doğrudan ağırlığın altına takılıdır; böylece ağırlık döndüğünde bu dişli iki mavi dişliyi de döndürür. Bu kompozisyon, daha önce köprüler tarafından yerinde tutulan dişlilerle benzerdir. Ancak buradaki sır, iki çift sarı ve mavi dişliden gelir. Nasıl çalıştıklarını anlayalım Mavi dişli, sarı dişli üzerinde serbestçe dönebildiği gibi, balık benzeri kollar da mavi dişlideki delikler sayesinde kendi eksenleri etrafında dönebilir. Sarı dişlinin iç kısmının özel bir şekle sahip olduğuna dikkat edin. Aşağıdaki gösteride, içeride neler olduğunu görmek için mavi donanımın orta kısmının çoğunu çıkardım. Parçaların nasıl etkileşime girdiğini görmek için kaydırıcıyı kullanarak bu dişliyi ileri geri döndürebilirsiniz: Mavi dişliyi saat yönünün tersine çevirdiğinde kolların sarı dişlinin iç kısmına doğru hareket eder. görsellere dikkatlice bakınız.
Mavi dişliyi saat yönünün tersine çevirdiğinizde, kolların sarı dişlinin iç kısmından kaydığını gözlemleyebilirsiniz. Ancak mavi dişliyi saat yönünde çevirdiğinizde, kollardan biri sıkışıyor ve bu durumda sarı dişliyi de döndürmeye başlıyor. Bu akıllı mekanizma, gücü mavi dişliden sarı dişliye yalnızca tek yönde aktarır. Otomatik sarma düzeneği, bu türden iki dişli içerir; biri saat yönünde döndürüldüğünde çıkış dişlisini çalıştırır, diğeri ise saat yönünün tersine döndürüldüğünde bu dişliyi döndürür. Sarı ve mavi dişlilerin çiftler halinde çalıştığını ve gücün doğrudan ağırlık dişlisinden çıkış dişlisine aktif olarak aktarıldığını vurgulamak istedim. Aynı anda yalnızca bir çift aktiftir; diğeri ya boşta döner ya da çıkış dişlisinin her zaman yayı sarmasını sağlamak için dönüş yönünü değiştirmek üzere bir ara madde görevi görür. Çıkış dişlisinin ağırlığa bağlı dişliye göre çok az döndüğüne dikkat edin, bu nedenle zemberek yayını tamamen sarmak için kolun çok fazla sallanması gerekir. Bununla birlikte, bir gün boyunca otomatik kurma mekanizması genellikle zembereğin kurulu kalmasını sağlar.
Kafein, düşünceyi ve reaksiyonu hızlandır, dikkati toplar konsantrasyonu artırır. Bana bir kahve alır mısın?
