Spindelhemmung

Olivia Lemm Juli 26, 2016 S 35 0
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Spindelhemmung und Unruh von einem frühen Taschenuhr Verge und foliot Hemmung von De Vick Uhr, gebaut Paris, 1379 von Henri de Vick

Die Spindelhemmung ist das früheste bekannte Art der mechanischen Hemmung, der Mechanismus in einer mechanischen Uhr, die ihre Geschwindigkeit, indem das Getriebe in regelmäßigen Abständen oder "Ticks" voran steuert. Seine Herkunft ist unbekannt. Verge Hemmungen wurden vom 14. Jahrhundert bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts in Uhren und Taschenuhren verwendet. Der Name Rande kommt vom lateinischen virga, was bedeutet, Stock oder Stab.

Seine Erfindung ist in der Geschichte der Technologie wichtig, weil es möglich gemacht, die Entwicklung aller mechanischen Uhren. Dies verursacht eine Verschiebung von Messzeit von kontinuierlichen Prozessen wie der Flüssigkeitsstrom in Wasseruhren, um sich wiederholende, oszillatorischen Prozessen wie der Schwenk von Pendeln, die das Potential genauer zu sein hatte. Oszillierende Zeitmesser sind in allen modernen Zeitmesser verwendet.

Verge und foliot Uhren

Die Spindelgang stammt aus dem 13. Jahrhundert Europa, wo seine Erfindung führte zur Entwicklung der ersten all-mechanischen Uhren. Ab dem 13. Jahrhundert wurden große Turmuhren in europäischen Plätzen, Kathedralen und Klöster gebaut. Sie hielten zeit mit der Spindelhemmung, um eine horizontale Leiste mit Gewichten an den Enden so genannte foliot, eine primitive Art von Unruh fahren, hin und her zu schwingen. Die Rate der Uhr konnte durch Verschieben der Gewichte in oder auf der foliot bar eingestellt werden.

Die Schwelle der Regel von der alarum, die den gleichen Mechanismus verwendet, um eine Glocke zu läuten und hatte Jahrhunderte früher erschienen entwickelt. Es wurde spekuliert, dass Villard de Honnecourt erfand den Spindelgang im Jahr 1237 mit einer Illustration einer seltsamen Mechanismus, um eine Engelsstatue drehen, um die Sonne mit ihrem Finger zu folgen, aber der Konsens ist, dass dies nicht eine Hemmung.

Man glaubt, dass irgendwann im späten 13. Jahrhundert die Spindelhemmung Mechanismus wurde angewandt, um Uhren-Turm, die Schaffung der ersten mechanischen Uhr. Trotz der Tatsache, dass diese Uhren wurden Objekte der Bürgerstolz, die etwa zu der Zeit geschrieben wurden gefeiert, kann es nie erfahren, wenn die neue Hemmung wurde zum ersten Mal verwendet werden. Das ist, weil es unmöglich erwiesen, von der kargen schriftlichen Unterlagen, die dieser frühen Turmuhren mechanische waren zu unterscheiden, und die Wasseruhren waren. Das gleiche lateinische Wort, horologe, wurde für beide verwendet. Quellen unterscheiden, auf dem der erste Takt "bekannt" mechanische sein, je nachdem, welche Manuskript Beweise, die sie als abschließend zu betrachten. Ein Kandidat ist die Dunstable Priory Uhr in Bedfordshire, England im Jahre 1283 gebaut, weil Konten sagen, dass es über dem Lettner, in denen es schwierig sein würde, um das Wasser für eine Wasseruhr benötigt aufzufüllen installiert wurde. Ein weiterer Grund ist die Uhr im Palast der Visconti, Mailand, Italien, gebaut in 1335. Es besteht jedoch Einigkeit darüber, dass mechanische Uhren von Ende des 13. Jahrhunderts existierte.

Die früheste Beschreibung einer Hemmung, in Richard von Wallingford ist 1327 Manuskript Tractatus Horologii Astronomici auf der Uhr er in der Abtei von St. Albans gebaut, war nicht eine Schwelle, aber eine Variante genannt "strob 'Hemmung. Es bestand aus einem Paar von Ankerräder auf derselben Achse mit abwechselnden radialen Zähnen. Die Schwelle Stab wurde zwischen ihnen suspendiert, mit einem kurzen Steg, die zuerst in einer Richtung die andere gedreht und dann als die versetzten Zähne geschoben Vergangenheit. Obwohl keine anderen Beispiel bekannt ist, ist es möglich, dass diese Konstruktion gingen der Schwelle in Uhren.

Für die ersten 200 Jahre oder so von der Uhr Existenz, die kurz davor war der einzige Hemmung in mechanischen Uhren verwendet. Im sechzehnten Jahrhundert begann alternative Hemmungen zu erscheinen, aber die Schwelle blieb das am häufigsten verwendete Hemmung 350 Jahre lang, bis Fortschritte Mitte des 17. Jahrhunderts in der Mechanik, die auch in Folge der Erfindung des Pendels. Seit Uhren waren wertvoll, nach der Erfindung des Pendel vielen Rande Uhren wurden umgebaut, um diese genauer Zeitmessung Technologie zu verwenden, so dass nur sehr wenige der frühen Rande und foliot Uhren haben unverändert bis zum heutigen Tag überlebt.

Wie genau die erste Schwelle und foliot Uhren waren, ist umstritten, wobei die Schätzungen von ein bis zwei Stunden pro Tag, die Fehler erwähnt, obwohl neuere Erkenntnisse basierten Quellen erwähnen erreichbaren Genauigkeiten von Minuten pro Tag. Frühe Rande Uhren waren wahrscheinlich keine genaue mehr als die bisherigen Wasseruhren, aber sie haben nicht im Winter gefrieren und waren eine weitere vielversprechende Technologie für Innovation. Durch die Mitte des 17. Jahrhunderts, als das Pendel ersetzt den foliot, die besten kurz vor und foliot Uhren hatte eine Genauigkeit von 15 Minuten pro Tag erreicht.

Verge Pendeluhren

Die meisten der groben Ungenauigkeit Ortgang und foliot Takte nicht aufgrund der Hemmung selbst, sondern auf die foliot Oszillators. Der erste Einsatz von Pendel in Uhren in 1656 plötzlich erhöht die Genauigkeit der Schwelle Uhr von Stunden auf Minuten am Tag. Die meisten Uhren wurden mit ihren foliots durch Pendel ersetzt umgebaut, in dem Maße, dass es schwierig ist, Original Rande und foliot Uhren heute intakt zu finden. Eine ähnliche Erhöhung der Genauigkeit in Rande Uhren folgte die Einführung der Ausgleichsfeder 1658.

Wie funktioniert es

Spindelhemmung zeigt Kronenrad, kurz davor, Paletten Spindelgang in Bewegung

Der Spindelgang besteht aus einem Rad in Form einer Krone, mit sägezahnförmigen Zähnen axial in Richtung der Vorderseite vorsteht, und mit seiner Achse horizontal ausgerichtet. Davor ist eine vertikale Stange, die Schwelle, mit zwei Metallplatten, die Paletten, die die Zähne an entgegengesetzten Seiten des Kronenrades eingreifen. Die Paletten werden nicht parallel, sondern sind mit einem Winkel zwischen ihnen so nur eine fängt die Zähne in einer Zeit ausgerichtet sind. Die Unruh ist am Ende der Einfassung Stange montiert. Beispiel Zahnräder der Uhr drehen Kronrad, schiebt einen seiner Zähne auf einer Palette, Drehen der Rand in einer Richtung, und Drehen der zweiten Palette in den Weg der Zähne auf der gegenüberliegenden Seite des Rades, bis der Zahn drückt Vergangenheit erste Palette. Dann einen Zahn auf der gegenüberliegenden Seite die Kontakte des Rades der zweiten Palette, Drehen der Schwelle zurück in die andere Richtung, und der Zyklus wiederholt. Das Ergebnis ist, die Drehbewegung des Rades eine oszillierende Bewegung der Schwelle zu ändern. Jeder Schwung des foliot oder Pendel ermöglicht somit einen Zahn des Ankerrad passieren, Vorschieben des Räderwerks der Uhr um einen festen Betrag, Bewegen der Hände nach vorne mit einer konstanten Rate.

Das Tellerrad muss eine ungerade Anzahl von Zähnen für die Hemmung zu funktionieren. Mit einer geraden Anzahl, werden zwei gegenüberliegenden Zähne der Paletten gleichzeitig zu kontaktieren, ein Verklemmen der Hemmung. Die übliche Winkel zwischen den Paletten betrug 90 ° bis 105 °, was zu einem foliot oder Pendelausschlag von etwa 80 ° bis 100 °. Um Schwung des Pendels zu reduzieren es isochronen zu machen, verwendet die Französisch größeren Palettenwinkel nach oben von 115 °. Dadurch reduzierte sich der Pendel etwa 50 ° und weniger Rückstoß, doch erforderte die Schwelle, um sich so in der Nähe das Kronenrad, das die Zähne fielen auf den Paletten ganz in der Nähe der Achse, wodurch anfängliche Hebelwirkung und die Reibung und somit leichter Pendel erfordern werden.

Nachteile

Wie nicht anders von seinen frühen Erfindung erwartet werden, die kurz davor ist die ungenaue der weit verbreiteten Hemmungen. Es leidet unter dieser Probleme:

  • Verge Uhren sind empfindlich gegenüber Änderungen in der Antriebskraft; sie langsamer als die Triebfeder abwickelt. Dies wird als fehlende Isochronismus. Es wurde kurz vor und foliot Takte aufgrund des Fehlens einer Ausgleichsfeder viel schlechter, aber ein Problem in allen Rande Bewegungen. In der Tat war das Standard-Verfahren zur Einstellung der Rate der frühen Rande Uhren, um die Kraft der Zugfeder zu verändern. Die Ursache für dieses Problem ist, dass die Kronenradzähne immer Druck auf den Paletten, den Antrieb des Pendels über seine gesamte Zyklus; es nie erlaubt, sich frei zu schwingen. Alle Rande Uhren und Feder angetrieben Uhren erforderlich Fusées, um die Kraft der Zugfeder auszugleichen, um selbst minimale Genauigkeit zu erreichen.
  • Die Hemmung hat "Rückstoß", was bedeutet, dass die Dynamik des foliot oder Pendel schiebt das Kronenrad Rückwärts Augenblick, was Räderwerk der Uhr, um rückwärts zu bewegen, während der Teil seines Zyklus. Dies erhöht die Reibung und Verschleiß, was zu Ungenauigkeiten. Ein Weg, um zu sagen, ob eine antike Uhr verfügt über eine Spindelhemmung ist um den Sekundenzeiger genau zu beobachten; wenn es ein wenig bei jedem Zyklus nach hinten bewegt, ist die Uhr ein kurz davor. Dies ist nicht unbedingt in Uhren der Fall ist, so gibt es einige andere Pendel Hemmungen, die Rückstoß aufweisen.
  • In Pendeluhren, die breiten Pendel Winkeln von 80 ° -100 ° von der Kante erforderlich verursachen einen zusätzlichen mangelnde Isochronismus aufgrund Kreisfehler.
  • Die breiten Pendel schwingt verursachen auch eine Menge von Luftreibung, die Verringerung der Genauigkeit des Pendels und eine Menge Energie, um sie weitermachen bedürftigen zunehmendem Verschleiß. So kurz vor Pendeluhren hatten leichtere Bobs, die Genauigkeit reduziert.
  • Verge Uhren sind in der Regel als das Kronenrad zu beschleunigen und die Paletten zu zermürben. Besonders deutlich wird dies in Rande Uhren aus der Mitte des 18. Jahrhunderts an. Es ist nicht im Geringsten ungewöhnlich für diese Uhren, Wenn Sie heute laufen, um viele Stunden pro Tag zu gewinnen, oder einfach zu spinnen, als gäbe es kein Gleichgewicht vorhanden ist. Der Grund dafür ist, dass als neue Hemmungen erfunden wurden, die Mode, um eine dünne Uhr haben wurde es. Um dies in einem verge Uhr zu erreichen erfordert die Tellerrades sehr klein gemacht werden, vergrößern die Auswirkungen von Verschleiß.

Ablehnen

Verge Hemmungen wurden in nahezu allen Uhren verwendet und Uhren seit 400 Jahren. Dann wird die Erhöhung der Genauigkeit durch die Einführung des Pendels und Unruh in der Mitte des 17. Jahrhunderts die Aufmerksamkeit auf Fehler durch die Hemmung verursacht. Durch den 1820er Jahren wurde die Schwelle durch bessere ersetzt Hemmungen, auch wenn viele Beispiele von Mitte Rande Jahrhunderts Uhren 19. existieren, da sie bis zu diesem Zeitpunkt viel billiger waren.

Bei Taschenuhren, neben seiner Ungenauigkeit, die vertikale Ausrichtung des Kronenrades und die Notwendigkeit einer sperrigen Schnecke hat der Spindelwerk unfashionably dick. Französisch Uhrmacher nahm die dünnere Zylinderhemmung, im Jahre 1695 in England erfunden, ging High-End-Uhren an den Duplex-Hemmung, im Jahre 1782 entwickelt, aber preiswerten Rande fusee Uhren noch bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts, als die Ankerhemmung übernahm hergestellt werden. Diese späteren Rande Uhren wurden umgangssprachlich auch als "Rüben" wegen ihrer sperrigen build.

Die Schwelle wurde nur verwendet werden, kurz Pendeluhren, bevor es wurde von der Ankerhemmung ersetzt, um 1660 erfunden und verwendet allgemein beginnend in 1680. Das Problem mit der Kante war, dass es erforderlich ist, um das Pendel in einem weiten Bogen von 80 ° bis 100 schwingen °. Christiaan Huygens im Jahre 1674 zeigte, dass ein Pendel in einem weiten Bogen ist eine ungenaue Zeitnehmer, weil seine Zeit der Schaukel ist empfindlich auf kleine Änderungen in der Antriebskraft von dem Taktmechanismus vorgesehen.

Obwohl die Schwelle nicht zur Genauigkeit bekannt ist, ist es in der Lage ist. Die ersten erfolgreichen Marinechronometer, H4 und H5, von John Harrison im Jahre 1759 und 1770 hergestellt, verwendet Rande Hemmungen mit Diamant-Paletten., In Studien waren sie in einem Fünftel einer Sekunde pro Tag genau.

Heute ist das kurz davor ist nur in antiken oder antik-Replik-Uhren zu sehen. Viele Originalhalterung Uhren haben ihren viktorianischen Ankerhemmung Umbauten rückgängig gemacht und die ursprünglichen Stil Spindelhemmung wieder hergestellt. Uhrmacher nennen dies eine Schwelle Umstellung.

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