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Animation de l' échappement à ancre, largement utilisé dans les pendules.

L' échappement est un appareil mécanique de montres et d'horloges que les transferts d'énergie pour le chronométrage élément (la "impulse l'action") et permet le nombre de ses oscillations à compter (le "blocage"). L'impulsion de l'action transferts d'énergie à l'horloge de chronométrage élément (généralement un pendule ou d'équilibre de la roue) pour remplacer l'énergie perdue à friction au cours de son cycle et de garder le chronométreur oscillante. L'échappement est entraînée par la force d'un rouleau de printemps ou d'un poids suspendu, transmis par le biais de la pièce du train d'engrenages. Chaque oscillation du pendule ou de l'équilibre de la roue libère une dent de l'échappement de la roue d'échappement des engins, permettant à l'horloge du train à l'avance ou de "fuite" d'un montant fixe. Ce périodique de l'avancement coups de l'horloge de mains vers l'avant à un rythme régulier. Dans le même temps, la dent donne le chronométrage de l'élément de poussée, avant qu'une autre dent captures sur l'échappement de la palette, de retour de l'échappement à son "verrouillé" de l'état. Le brusque arrêt de l'échappement de la dent est ce qui génère la caractéristique "à retardement" son entendu dans le fonctionnement mécanique des horloges et des montres.

Les échappements sont utilisés ailleurs. Manuel de machines à écrire utilisé échappements à l'étape de la distribution de chaque lettre (ou l'espace) a été tapé.

L'histoire modifier

L'importance de l'échappement dans l'histoire de la technologie est qu'elle était la clé de l'invention qui a fait le tout de la mécanique de l'horloge possible.[1][2] L'invention de la première mécanique à échappement, échappement à verge, dans le 13ème siècle, l'Europe a initié un changement dans les méthodes de chronométrage à partir de procédés continus, comme l'écoulement de l'eau dans les horloges à eau, répétitives oscillatoire de processus, tels que le swing des pendules, qui pourrait donner plus de précision. Oscillant chronométreurs sont utilisés dans tous les moderne de l'horloge.

Liquide piloté par les échappements modifier

Les premiers liquide conduit d'échappement a été décrite par le grec ingénieur de Philon de Byzance (3e siècle avant j.-c.) dans sa technique traité Pneumatique (chapitre 31) dans le cadre d'un lavabo. Une un contrepoids à la cuillère, alimenté par un réservoir d'eau, des conseils dans un bassin plein, libérant un sphériques morceau de pierre ponce dans le processus. Une fois la cuillère est vidé, il est tiré vers le haut à nouveau par le contrepoids, la fermeture de la porte sur de la pierre ponce par le resserrement de la chaîne. Remarquablement, Philon dans son commentaire que "sa construction est similaire à celle des horloges" indique que de tels mécanismes d'échappement étaient déjà intégrés dans les anciennes horloges à eau.[3]

En Chine, la dynastie des Tang, moine Bouddhiste Yi Xing avec des officiels du gouvernement Liang Lingzan fait l'échappement de 723 (ou 725) pour le fonctionnement d'un cours d'eau alimenté sphère armillaire et de commande d'horloge.[4][5] de la dynastie Song (960–1279) horologists Zhang Sixun (fl. fin du 10e siècle) et de Su Song (1020–1101) dûment appliquées échappement des appareils pour leur horloge astronomique de tours,[6] avant que la technologie a stagné et retrogressed. Selon l'historien Derek J. de Solla Price, le médiéval Chinois échappement répandue à l'ouest et a été la source pour l'Ouest de l'échappement de la technologie.[7] Selon Y. Ahmad Hassan, un mercure d'échappement dans un espagnol travailler pour le roi Alphonse X en 1277, peut être retracée au plus tôt arabe sources.[8]Modèle:Unreliable source? La connaissance de ces mercure échappements pu se propager à travers l'Europe, avec des traductions de l'arabe et espagnole.[9]

Cependant, aucun de ces étaient vraies mécaniques échappements, car ils dépendait toujours de l'écoulement du liquide à travers un orifice de mesure du temps. Par exemple, au sein de la Ligue de la Chanson de l'horloge, l'eau a coulé dans un conteneur sur un pivot. L'échappement a pour rôle de conseil le récipient au-dessus chaque fois qu'il est rempli, donc l'avancement de l'horloge roues à chaque fois une quantité égale d'eau a été mesurée. Le temps entre les versions dépendait de la vitesse d'écoulement, ce qui diminue avec la pression de l'eau que le niveau de l'eau dans le conteneur source de chute. Le développement des horloges mécaniques dépendait de l'invention d'un échappement qui permettrait à un mouvement d'horlogerie à être contrôlé par une masse oscillante. Contrairement à l'écoulement continu de l'eau dans le Chinois de l'appareil, la cité médiévale d'échappement a été caractérisée par une base régulière, la séquence de répétition de la discrète actions et la capacité d'auto-inversion de l'action:

Les deux techniques utilisées échappements, mais ils n'ont que le nom en commun. Le Chinois a travaillé par intermittence, la commission Européenne, dans le discret mais continu beats. Les deux systèmes de la gravité comme le premier moteur, mais l'action a été très différente. Dans la mécanique de l'horloge, la baisse du poids exercé une action continue et la même force dans le train qui l'échappement en alternance retenu et publié à un rythme limité par le contrôleur. Ingénieusement, la force qui a transformé le paysage de la roue puis a ralenti et a poussé une partie de la route du retour.... En d'autres termes, une unidirectionnel de travail a produit un auto-inversion de l'action sur un pas en arrière, trois pas en avant. Dans the Chinese timekeeper, cependant, la force exercée varié, le poids de chaque seau de construction jusqu'à ce que suffisamment à la pointe de la libération, et de lever l'arrêt qui a tenu la roue en place. Cela a permis à la roue de tourner une dizaine de degrés et de rendre le seau sous le jet d'eau, tandis que l'arrêt est tombé en arrière.... Dans l'horloge Chinoise, puis unidirectionnel de travail a produit un mouvement unidirectionnel.[10]

Mécanique échappements modifier

Bien que certaines sources affirment que le français l'architecte Villard de Honnecourt a inventé le premier échappement autour de 1237 à cause d'un dessin dans ses carnets de notes, d'un câble de liaison à son tour une statue d'un ange à suivre le soleil,[11], le consensus est que ce n'était pas un échappement.[12][13][14][15][16][17] La première mécanique à échappement, échappement à verge, a été utilisé dans une cloche qui sonne un appareil appelé un alarum pendant plusieurs siècles avant il a été adapté pour les horloges.[18] Au 14ème siècle en Europe, il est apparu comme le chronométreur dans les premières horloges mécaniques à grande tour de l'horloge.[19] Son origine et le premier usage est inconnu, car il est difficile de distinguer lequel de ces premiers tour les horloges mécaniques, et qui étaient des horloges à eau.[20] Cependant, des preuves indirectes, comme une augmentation soudaine des coûts et de la construction des horloges, des points à la fin du 13ème siècle comme la date la plus vraisemblable pour le développement moderne de l'horloge à l'échappement. Astronome Robertus Anglicus écrit en 1271 que les horlogers étaient en train d'inventer un échappement, mais n'avait pas été couronnée de succès encore.[21] d'autre part, la plupart des sources s'accordent à reconnaître que la mécanique échappement horloges existé en 1300.[22][23]

En fait, la première description d'un échappement, Richard de Wallingford'1327 manuscrit Tractatus Horologii Astronomici sur l'horloge, il construit à l'Abbaye de Saint-Albans, n'était pas un point, mais une variante appelée un strob échappement.[24][25] Il était composé d'une paire de roues d'échappement sur le même essieu, avec une alternance de radial des dents. Le point de tige a été suspendue entre eux, avec une courte traverse qui tourne d'abord dans un sens puis dans l'autre comme l'échelonnement des dents au-delà. Bien qu'aucun autre exemple est connu, il est possible que ce soit la première horloge de la conception de l'échappement.

Toutefois, le point a été la norme échappement utilisé dans tous les autres, dès le début de l'horloge et de montre, et est resté le seul échappement pendant 400 ans. De friction et de recul limité de son rendement, mais l'exactitude de ces point et foliot horloges a été plus limité par leur début de foliot type de balance des roues, qui, parce qu'ils manquaient d'un ressort d'équilibrage avait pas naturel "beat", donc il n'y a pas beaucoup d'intérêt pour améliorer l'échappement.

Le grand bond en précision résultant de l'invention du balancier et le spiral autour de 1657, ce qui fait le chronométrage des éléments dans les deux montres et horloges d'oscillateurs harmoniques, de focaliser l'attention sur les erreurs de l'échappement, et plus précis échappements bientôt remplacé le point. Les deux prochains siècles, le "âge d'or" de la mécanique , l'horlogerie, a vu l'invention de peut-être 300 échappement dessins, bien que seulement environ 10 résisté à l'épreuve du temps et ont été largement utilisé dans les horloges et des montres.[26] ce sont énumérés ci-dessous.

L'invention de l' oscillateur à cristal et l'horloge à quartz dans les années 1920 décalé de la recherche technologique dans le chronométrage d'électronique de méthodes, et en grande partie mis fin à la conception de l'échappement.

La fiabilité modifier

La fiabilité d'un échappement dépend de la qualité de fabrication et le niveau de maintenance donnée. Un mal construits ou mal entretenus échappement va causer des problèmes. L'échappement doit convertir avec précision oscillations du pendule ou de l'équilibre de la roue en rotation de l'horloge ou une montre de train d'engrenages, et il doit fournir suffisamment d'énergie à la pendule ou de l'équilibre de la roue de maintenir son oscillation.

Dans de nombreuses échappées, le déverrouillage de l'échappement qui implique le mouvement de glissement; par exemple, dans l'animation ci-dessus, les palettes de l'ancre glisser contre la roue d'échappement, les dents de la pendule. Les palettes sont souvent faits de matériaux très durs comme de la pierre polie (par exemple, de rubis artificiels), mais même si ils ont normalement besoin de lubrifiant. Depuis l'huile de graissage se dégrade au fil du temps à cause de l'évaporation, de la poussière, oxydation, etc., périodique de re-lubrification est nécessaire. Si cela n'est pas fait, la montre peut fonctionner un mauvais fonctionnement ou de cesser complètement, et l'échappement des composants soumis à une usure rapide. L'augmentation de la fiabilité des montres modernes est principalement due à la hausse de la qualité des huiles utilisées pour la lubrification. La durée de vie du lubrifiant peut être supérieure à cinq ans dans une de montres de haute qualité.

Certains échappements éviter le frottement; les exemples incluent la sauterelle échappement de John Harrison, dans le 18ème siècle, Ce qui peut éviter le besoin de lubrification dans l'échappement (bien qu'il ne supprime pas l'exigence pour la lubrification des autres pièces du train d'engrenages).

Précision modifier

La précision d'une montre mécanique dépend de la précision de l'appareil de chronométrage. Si c'est un pendule, puis la période d'oscillation du pendule détermine la précision. Si le pendule de la tige est faite de métal, il se dilate et se contracte avec la chaleur, le raccourcissement ou l'allongement de la pendule; cela change le temps pris pour un swing. Alliages spéciaux sont utilisés dans de coûteux pendule base de l'horloge pour réduire cette distorsion. Les degrés d'arc qui un pendule peut se balancer varie; très précis pendule basée sur les horloges ont de très petits arcs de cercle dans le but de minimiser l'erreur circulaire.

Pendule à base de horloges peuvent atteindre une précision exceptionnelle. Même dans le 20e siècle, pendule basée sur les horloges de référence de pièces de temps dans les laboratoires.

Les échappées d'une grande partie de la précision. Le point précis de la pendule de voyage au cours de laquelle l'impulsion est fournie sera de déterminer comment de près à l'heure de la pendule se met à pivoter. Idéalement, l'impulsion doit être réparti uniformément sur les deux côtés du point le plus bas de l'oscillation du pendule. Cela s'appelle "être dans le rythme." C'est parce que pousser un pendule lorsqu'il se déplace vers la mi-swing rend gain, alors que le poussant alors qu'il s'éloigne de la mi-swing fait perdre. Si l'impulsion est distribué uniformément, puis il donne de l'énergie au balancier, sans modification de l'heure de son swing.[27]

Contrairement à l'opinion populaire, le temps pris par un mouvement de balancier n'est pas constant, indépendamment de la taille de la balançoire; le swing, le temps change avec la taille de la balançoire, voir la Pendule. Si l'amplitude des changements à partir de 4° à 3°, de la période du pendule diminuera d'environ 0,013%, ce qui se traduit par un gain d'environ 12 secondes par jour. Ceci est causé par la force de rappel sur le pendule circulaire non linéaire; ainsi, la période du pendule est seulement à peu près linéaire dans le régime de la faible angle de rapprochement. Pour être indépendant du temps, le chemin d'accès doit être cycloïdal. Afin de minimiser l'effet de l'amplitude des mouvements de balancier sont maintenus aussi bas que possible.

Il est important de noter que comme une règle, quelle que soit la méthode d'impulsion de l'action de l'échappement doit avoir le plus petit effet sur l'oscillateur qui peut être réalisé, si une pendule ou de l'équilibre, dans une montre. Cet effet, qui tous les échappements ont un plus grand ou plus petit degré est connu comme l' échappement d'erreur.

Tout d'échappement avec frottement de glissement aurez besoin de lubrification, mais comme cela détériore les frottements augmentent, et, peut-être, l'insuffisance de l'énergie sera transférée à l'appareil de chronométrage. Si le dispositif de chronométrage est un pendule, de l'augmentation des forces de frottement va diminuer le facteur Q, l'augmentation de la résonance de la bande, et la diminution de sa précision. Pour le printemps entraîné des horloges, l'impulsion de la force appliquée par le printemps des changements que le printemps est déroulé, à la suite de la loi de Hooke. Pour la gravité des horloges, l'impulsion de la force augmente aussi que la conduite de poids de chutes et de plus de la chaîne d'suspend le poids du train d'engrenages; dans la pratique, toutefois, cet effet ne se voit que dans le grand public, d'horloges, et il peut être évité par une boucle fermée de la chaîne.

Les montres-bracelets et petites horloges ne pas utiliser des pendules que le dispositif de chronométrage. Au lieu de cela, ils utilisent un ressort d'équilibrage: une amende de printemps connecté à un métal, roue de balancier qui oscille (tourne en arrière). Plus modernes, les montres mécaniques ont une fréquence de travail de 3 à 4 Hz (3 - 4 cycles, ou 6 - 8 battements par seconde, 21,600 - 28 800 alternances par heure ou hbp). Plus rapidement ou plus lentement sont utilisés dans certaines montres (33,600 hbp ou de 19 800 bph). Le nombre de battements par minute dépendent de l'équilibre du ressort de raideur (constante de rappel); pour garder le temps, la rigidité ne varient pas avec la température. Par conséquent, l'équilibre des ressorts utilisent des alliages; dans ce domaine, l'horlogerie est en constante progression. Comme avec le pendule, l'échappement doit fournir un petit coup de pied de chaque cycle de garder la roue de balancier oscillant. Aussi, la même lubrification problème se produit au fil du temps; la montre permettra de perdre de la précision (généralement, il passera à la vitesse) lors de l'échappement de lubrification commence à tomber en panne.[réf. nécessaire]

Montres de poche ont été le prédécesseur de montres-bracelets modernes. Montres de poche, d'être dans la poche, étaient habituellement dans une orientation verticale. La gravité entraîne une certaine perte de précision comme il grossit au fil du temps un manque de symétrie dans les poids de la balance . Le tourbillon a été inventé pour minimiser ce: l'équilibre et le printemps est mis dans une cage qui tourne (généralement, mais pas nécessairement, une fois par minute), le lissage des distorsions gravitationnelles. Cette très intelligent et sophistiqué de l'horloge-le travail est un poulain de complication dans les montres, même si le mouvement naturel de l'utilisateur a tendance à lisser les influences gravitationnelles beaucoup plus que pour une montre de poche.

Les plus exactes produites commercialement horloge mécanique a été l'électromécanique Shortt-Synchronome gratuites pendule horloge inventé par W. H. Shortt en 1921, qui avait une incertitude d'environ 1 seconde par an.[28][29] Le plus précis de mécanique de l'horloge à date est probablement l'électromécanique Littlemore de l'Horloge, construite par le célèbre archéologue E. T. Hall dans les années 1990. Dans le Hall du livre,[30], il rapporte une incertitude de 3 pièces dans 109 mesuré plus de 100 jours (une incertitude d'environ 0.02 secondes sur cette période). Ces deux horloges électromécaniques horloges: ils utilisent un pendule comme le chronométrage de l'élément, mais l'énergie électrique plutôt que d'une mécanique de train d'engrenages pour fournir de l'énergie à la pendule.

Depuis 1658 lors de l'introduction de la pendule et de l'équilibre printemps fait des garde-temps précis possible, il a été estimé que plus de trois cent mécanique échappements ont été conçues, mais seulement 10 ont vu une utilisation généralisée.[31] Ces éléments sont décrits ci-dessous. Au 20e siècle, électrique de chronométrage méthodes remplacé mécaniques d'horloges et de montres, de sorte que la conception de l'échappement est devenu un peu connu curiosité.

Point échappement modifier

Verge escapement showing (c) crown wheel, (v) verge rod, (p,q) pallets. Orientation is shown for use with a pendulum. When used with a foliot, the wheel and rod are vertical.
Verge and foliot of De Vick clock, built 1379, Paris

Les premiers mécanique à échappement à partir d'environ 1275)[réf. nécessaire] a la veille d'échappement, aussi connu comme la couronne de la roue d'échappement. Il a été utilisé dans les premières horloges mécaniques et était à l'origine contrôlées par un foliot, une barre horizontale avec des poids à chaque extrémité. L'échappement se compose d'une roue d'échappement en forme un peu comme une couronne, avec des dents pointues coller axialement du côté, orienté horizontalement. En face de la roue de couronne est un arbre vertical, attaché à foliot en haut, et qui porte deux plaques métalliques (palettes) qui en sortaient comme des drapeaux à partir d'un mât de drapeau, orienté sur les quatre-vingt-dix degrés d'écart, seulement on enclenche la roue de couronne des dents à la fois. Comme la roue tourne, une dent pousse contre le coin supérieur de la palette, la rotation de l'arbre et le joint le foliot. Comme la dent pousse le passé, la partie supérieure de la palette, le bas de la palette des balançoires dans le chemin des dents de l'autre côté de la roue. Une dent de captures sur le bas de la palette, en tournant l'arbre de l'autre côté, et le cycle se répète. Un inconvénient de l'échappement était que chaque fois qu'une dent tombe sur une palette, la dynamique du foliot pousse la roue de couronne en arrière sur une courte distance avant de la force de la roue inverse le mouvement. Ceci est appelé le "recul" et a été une source d'usure et d'inexactitude.

La verge était la seule échappement utilisé dans les horloges et les montres de 350 ans. Au printemps piloté par les horloges et les montres, il a exigé une fusée à même la force du ressort de barillet. Il a été utilisé dans la première pendules, pendant près de 50 ans après la pendule de l'horloge a été inventé en 1656. Un pendule de l'horloge de la roue de couronne et le personnel a été orienté de manière à ce qu'ils étaient à l'horizontale, et le pendule a été accroché par le personnel. Toutefois, le point est plus inexact de la commune échappements, et après le pendule a été introduit dans les années 1650 au bord de la crise ont commencé à être remplacés par d'autres échappements, abandonnée seulement par la fin des années 1800. En ce moment, la mode mince montres avaient exigé que la roue d'échappement être de très petite taille, ce qui amplifie les effets de l'usure, et quand une montre de cette période est la plaie jusqu'à aujourd'hui, il va souvent être trouvées à courir très vite, gagner de nombreuses heures par jour.

La croix-beat échappement modifier

Jost Bürgi a inventé la croix-beat échappement en 1584, une variation de l'échappement à verge , qui avait deux foliots rotation dans des directions opposées.[32] Selon les témoignages de ses contemporains, ses horloges atteint une précision remarquable de moins d'une minute par jour, deux ordres de grandeur mieux que les autres horloges du temps. Toutefois, cette amélioration est probablement pas dû à l'échappement lui-même, mais plutôt de mieux à la fabrication et à son invention de la remontoir, un dispositif isolé à l'échappement de changements dans le lecteur de la force. Sans un ressort spiral, le crossbeat aurait pas été plus isochrones de la verge.

Échappement à ancre modifier

Échappement à ancre.

Inventé vers 1657 par Robert Hooke, le point d'ancrage (voir l'animation en haut de page) rapidement supplanté le point de devenir la norme d'échappement utilisé dans les pendules à travers le 19ème siècle. Son avantage est qu'il réduit le vaste mouvement de balancier des angles de la verge de 3 à 6°, ce qui rend le pendule près isochrones, et en permettant l'utilisation de plus longues, plus lentes pendules, qui utilise moins d'énergie. L'ancre est responsable de la longue et étroite de la forme de la plupart des pendules, et pour le développement de l'horloge grand-père, le premier ancrage de l'horloge à être vendu dans le commerce, qui a été inventé autour de 1680 par William Clement, qui contestées crédit pour l'échappement avec Hooke. L'échappement à augmenter la précision des horloges pendule à un degré tel que l'aiguille des minutes a été ajouté à la face de l'horloge de la fin des années 1600 (avant cela, les horloges ont seulement une heure de main).

Le point d'ancrage est constitué d'une roue d'échappement pointues, incliné vers l'arrière des dents, et d'un point d'ancrage en forme de pièce pivote au-dessus de laquelle les rochers d'un côté à l'autre, liée à la pendule. L'ancre a incliné les palettes sur le bras qui alternativement des captures sur les dents de la roue d'échappement, de la réception des impulsions. Mécaniquement son fonctionnement a des similitudes au bord de l'échappement, et il en a deux au bord de la inconvénients: (1) Le pendule est constamment poussé par une roue d'échappement de la dent tout au long de son cycle, et n'est jamais permis de se balancer librement, ce qui perturbe son isochronisme, et (2) c'est un recul de l'échappement; l'ancre pousse la roue d'échappement vers l'arrière pendant une partie de son cycle. Cela provoque la réaction, l'augmentation de l'usure dans l'horloge engrenages, et d'inexactitude. Ces problèmes ont été éliminés dans les mauvais payeurs de l'échappement, qui peu à peu remplacé l'ancre dans la précision des horloges.

Deadbeat échappement modifier

Deadbeat échappement.[33] montrant: (a) roue d'échappement (b) palettes (c) pendule béquille.

Graham ou de mauvais payeurs, l'échappement a été une amélioration de l'échappement à ancre en premier lieu par Thomas Tompion à une conception par Richard Towneley en 1675[34][35][36] bien qu'il est souvent crédité pour Tompion, le successeur de George Graham qui a popularisé en 1715.[37] Dans l'échappement à ancre le mouvement de la pendule pousse la roue d'échappement vers l'arrière pendant une partie de son cycle. Cette 'recul' perturbe le mouvement de la pendule, provoquant l'inexactitude, et inverse le sens du train d'engrenages, provoquant la réaction et l'introduction de charges élevées dans le système, conduisant à la friction et l'usure. Le principal avantage des mauvais payeurs, c'est qu'il a éliminé un mouvement de recul.

Dans les mauvais payeurs, les palettes ont une deuxième courbe "verrouillage" face à eux, concentriques sur le pivot sur lequel l'ancrage de tours. Pendant les extrémités de l'oscillation du pendule, la roue d'échappement dent repose contre ce blocage visage, fournissant une impulsion à la pendule, ce qui empêche un mouvement de recul. Près du bas de l'oscillation du pendule la dent glisse de verrouillage de la face sur l'angle "d'impulsion" visage, lui donnant le pendule d'une poussée, avant de la palette des communiqués de la dent. C'était la première échappement pour séparer le verrouillage et des actions d'impulsion de l'échappement.[réf. nécessaire] Les mauvais payeurs a d'abord été utilisé dans de précision régulateur horloges, mais en raison d'une plus grande précision remplacé l'ancre dans le 19ème siècle. Il est utilisé dans presque tous les modernes pendules à l'exception de la tour des horloges qui utilisent souvent la gravité des échappées.

Pin de la roue d'échappement modifier

Pin de la roue d'échappement du Sud Mymms tour de l'horloge

Inventé vers 1741 par Louis Amant, cette version d'un mauvais payeurs échappement peut être assez robuste. Au lieu d'utiliser des dents de la roue d'échappement a broches rondes qui sont arrêtés et libérés par une paire de ciseaux-comme point d'ancrage. Cet échappement, qui est aussi appelé Amant échappement ou (en Allemagne) Mannhardt échappement, est utilisé assez souvent dans la tour de l'horloge.[réf. nécessaire]

Échappement à détente modifier

Premier échappement à détente par Pierre Le Roy 1748.
Earnshaw de l'échappement à détente, largement utilisé dans les chronomètres.

La détente ou chronomètre échappement est considéré comme le plus précis de la roue de la balance des échappées, et a été utilisé dans les chronomètres de marine, bien que certaines montres de précision au cours du 18e siècle et du 19e siècle a également été utilisé.[38] La première forme a été inventé par Pierre Le Roy , en 1748, qui a créé un articulé à cliquet d'échappement, même si c'est théoriquement déficientes.[39][40][41] Le premier l'efficacité de la conception de l'échappement à détente a été inventé par John Arnold, vers 1775, mais avec le cliquet articulé. Cet échappement a été modifié par Thomas Earnshaw en 1780 et breveté par Wright (pour qui il a travaillé) en 1783, cependant, comme décrit dans le brevet c'était impraticable. Arnold a également conçu un ressort d'échappement à détente, mais, avec l'amélioration de la conception, Earnshaw la version finalement retenue comme l'idée de base a subi plusieurs modifications mineures au cours de la dernière décennie du 18e siècle. La forme finale est apparu autour de 1800, et cette conception a été utilisé jusqu'à chronomètres mécaniques, est devenue obsolète dans les années 1970.

Le cliquet est un décollement de l'échappement; il permet à la roue de balancier à balancer tranquillement pendant la majeure partie de son cycle, à l'exception de l'impulsion brève période, ce qui n'est donné qu'une fois par cycle (tous les autres balançoire). Parce que la conduite d'échappement de la roue de la dent se déplace presque parallèle à la palette, l'échappement a peu de friction et n'a pas besoin de lubrification. Pour ces raisons, entre autres, la détente était considéré comme le plus précis échappement pour l'équilibre de la roue de l'horlogerie.[42] Jean-Arnold a été le premier à utiliser l'échappement à détente avec un overcoil ressort d'équilibrage (breveté 1782) et avec cette amélioration de ses montres ont été les premiers à fait exact poche chronométreurs, en gardant du temps pour dans 1 ou 2 secondes par jour. Ils ont été produits à partir de 1783 à partir.

Cependant, l'échappement des désavantages qui a limité son utilisation dans les montres: il était fragile et qualifiés d'entretien; il n'était pas auto-démarrage, donc, si la montre a été ébranlée dans l'utilisation de sorte que le solde de la roue arrêté, il n'allait pas commencer de nouveau; et il a été difficile pour la fabrication en volume. Par conséquent, l'auto-démarrage echappement a ancre est devenue dominante dans les montres.

Échappement à cylindre modifier

Échappement à cylindre

L'horizontale ou à échappement à cylindre, inventé par Thomas Tompion en 1695[43] et mis au point par George Graham en 1726,[44] a été l'un des échappements qui a remplacé le point échappement pocketwatches après 1700. Une attraction majeure est que c'était beaucoup plus mince que le point, permettant de montres à fait à la mode slim. Les horlogers trouvé souffert d'une usure excessive, de sorte qu'il n'a pas été beaucoup utilisé au cours du 18ème siècle, à l'exception de quelques montres haut de gamme avec les cylindres fabriqués à partir de ruby. Les français ont résolu ce problème en faisant de la bouteille et la roue d'échappement en acier trempé, et l'échappement a été utilisé dans un grand nombre à bon marché en france et en Suisse pocketwatches et les petites horloges à partir du milieu du 19e au 20e siècle.

Plutôt que de palettes, l'échappement utilise un coupe-cylindre sur le solde de l'arbre de la roue, la fuite des dents entrer un par un. Chaque coin en forme de dent impulsions de l'équilibre de la roue par une pression sur le cylindre de bord, comme il entre dans, est tenu à l'intérieur de la bouteille comme il tourne, et des impulsions à nouveau le volant à la sortie de l'autre côté. La roue avait habituellement de 15 dents, et sous la houlette de l'équilibre sur un angle de 20° à 40° dans chaque direction. Il est un frottement reste échappement, avec les dents en contact avec le cylindre sur l'ensemble de l'équilibre de la roue de cycle, et n'était donc pas aussi précis que "détaché" les échappées comme le levier, et le haut des forces de frottement causé une usure excessive et nécessite un nettoyage plus fréquent.

Duplex échappement modifier

Duplex échappement, montrant (A) roue d'échappement, (B) de verrouillage de la dent, (C) impulsion de la dent, (D) de la palette, (E) ruby disque. La palette et le disque sont attachés à la roue de la balance arbor, mais la roue n'est pas montré.

Le duplex dispositif d'échappement a été inventé par Robert Hooke autour de 1700, améliorée par Jean-Baptiste Dutertre et Pierre Le Roy, et de mettre en forme finale par Thomas Tyrer, qui a breveté en 1782. Les formes précoces avait deux roues d'échappement. Le duplex échappement a été difficile à faire, mais atteint beaucoup plus de précision que l'échappement à cylindre, et peut être égal à celui de l' (début) avec échappement à ancre et bien faite est presque aussi bon que d'un cranà l'échappement. [45] [46] [47] Il a été utilisé dans la qualité de l'anglais pocketwatches d'environ 1790 à 1860, [48] [49] et dans le Waterbury, un bon Américain "monsieur tout le monde" montre, au cours de 1880-1898.[50] [51]

Dans le duplex, comme dans l'échappement de chronomètre pour qui il a des similitudes, le balancier ne reçoit une impulsion au cours de l'une des deux balançoires dans son cycle. [52] La roue d'échappement à deux séries de dents (d'où le nom de "duplex"); longue durée de blocage des dents de projet à partir du côté de la roue, et d'impulsions courtes dents bâton axialement à partir du haut. Le cycle commence avec une dent de verrouillage au repos contre le rubis de disque. Comme le balancier oscille dans le sens antihoraire grâce à sa position centrale, l'encoche dans le ruby disque communiqués de la dent. Comme la roue d'échappement tourne, la palette est juste à la bonne position pour recevoir une impulsion impulsion de la dent. Puis le côté de verrouillage de la dent tombe sur le ruby rouleau et y reste tout l'équilibre de la roue complète son cycle et de balançoires, de retour des aiguilles d'une montre (CW), et le processus se répète. Au cours de la CW swing, l'impulsion de la dent tombe momentanément dans le rubis rouleau encoche de nouveau, mais n'est pas publié.

Le duplex est techniquement un frottement reste échappement; la dent de repos contre le rouleau ajoute quelques frictions à l'équilibre de la roue lors de son swing[53], mais c'est très minime. Comme le chronomètre, il y a peu de frottement de glissement au cours de l'impulsion depuis la palette et de la poussée de la dent sont presque parallèles, de sorte que peu de lubrification est nécessaire. [54] Cependant, il a perdu la faveur du levier; ses tolérances serrées et de sensibilité au choc de fait duplex montres inappropriés pour les personnes actives. Comme le chronomètre, il n'est pas auto-démarrage et est vulnérable à l'";" si une soudaine pot de cesse de l'équilibre au cours de sa CW swing, il ne peut pas commencer de nouveau.

Echappement à ancre modifier

Inline ou de l'échappement à ancre Suisse.

L' échappement à ancre, inventé par Thomas Mudge en 1750, a été utilisé dans la grande majorité des montres depuis le 19e siècle. Ses avantages sont (1) c'est un "détaché" de l'échappement; à la différence de la bouteille ou du duplex échappements de la roue de la balance est seulement en contact avec le levier au cours de l'impulsion brève période où il balance grâce à sa position centrale et les sautes librement le reste de son cycle, l'augmentation de la précision, et (2) c'est un auto-démarrage de l'échappement, de sorte que si la montre est secoué de sorte que l'équilibre de la roue s'arrête, il sera automatiquement commencer à nouveau. La forme originale est le rack échappement à ancre, dans lequel le levier et la roue de la balance étaient toujours en contact par l'intermédiaire d'une crémaillère sur le levier. Plus tard, il a réalisé que toutes les dents de l'engrenage peut être retiré, sauf un, et cela a créé le détachée échappement à ancre. Britanniques horlogers utilisé l'anglais détaché de levier, dans laquelle le levier est à angle droit par rapport à l'équilibre de la roue. Plus tard, Suisses et Américains fabricants de utilisé la ligne de levier, dans laquelle le levier est en ligne entre le balancier et l'échappement de la roue; c'est la forme utilisée dans les montres modernes. En 1867, Georges-Frédéric Roskopf inventé un moyen peu coûteux, moins précis formulaire appelé le Roskopf ou de broche-palette échappement, qui a été utilisé à bon marché, ledollar des montres" dans le début du 20e siècle et est toujours utilisé à bon marché, alarmes et minuteries.

Sauterelle échappement modifier

Sauterelle échappement, 1820
(1) l'Animation d'une forme de sauterelle échappement.

Rare mais intéressant mécanique à échappement est John Harrison,' sauterelle échappement inventé en 1722. Dans cet échappement, le pendule est pilotée par deux bras à charnière (palettes). Comme le pendule, la fin d'un bras de captures sur la roue d'échappement et le pousse légèrement vers l'arrière, ce qui libère l'autre bras qui se déplace hors de la voie pour permettre à la roue d'échappement à passer. Lorsque le pendule de retour à nouveau, le bras de l'autre attrape le volant, il pousse en arrière et lance la première de bras et ainsi de suite. La sauterelle échappement a été utilisé dans de très rares horloges depuis Harrison temps. Sauterelle échappements faite par Harrison dans le 18ème siècle sont encore en exploitation. La plupart des échappements de porter beaucoup plus rapidement, et des déchets beaucoup plus d'énergie. L'absence de frottement est la base de son exactitude. Il est utilisé dans le Burgess Horloge B que le livre Guinness des Records cité en 2015 comme le plus précis en plein air horloge mécanique, en s'écartant 5⁄8 de seconde pendant 100 jours.[55] Il continue à courir et à osciller ±0,5 secondes autour de 0,00 secondes d'erreur après 2 ans après un barométrique de correction a été appliqué.[56][57]

La gravité de l'échappement modifier

Double trois-pattes de la gravité de l'échappement

Une gravité échappement utilise un petit poids ou d'une faiblesse de printemps pour donner une impulsion directement à la pendule. La première forme se composait de deux bras qui ont été pivoté très proche du ressort de suspension du pendule avec un bras de chaque côté de la pendule. Chaque bras emporté un petit dead beat palette à l'aide d'un plan incliné menant à elle. Lorsque le pendule levé un bras assez loin de sa palette serait la libération de la roue d'échappement. Presque immédiatement, une autre dent de la roue d'échappement serait de commencer à glisser vers le haut de l'angle de face sur le bras de l'autre et ainsi soulever le bras. Il serait atteint de la palette et de l'arrêter. Le bras de l'autre pendant ce temps était toujours en contact avec le pendule et la venue de nouveau à un point inférieur à ce qu'il avait commencé à partir. Cet abaissement du bras donne l'impulsion à la pendule. Le design a été élaboré de façon constante depuis le milieu du 18ème siècle au milieu du 19e siècle. C'est finalement devenu l'échappement de choix pour la tourelle horloges, parce que leurs roues des trains sont soumis à de grandes variations dans le lecteur de la force causée par le grand extérieur mains, avec leurs différentes vent, de la neige, de glace et de charges. Depuis une gravité échappement à la force d'entraînement de la roue du train n'a pas lui-même pousser la pendule, mais simplement réinitialise le poids qui fournissent l'impulsion, l'échappement n'est pas affecté par des variations de la force d'entraînement.

Le "Double Trois-pattes de Gravité Échappement' montré ici est une forme de l'échappement d'abord conçu par un avocat nommé Bloxam et amélioré plus tard par le Seigneur Grimthorpe. C'est la norme pour tous vraiment précis "Tour" horloges.

Dans l'animation montré ici, les deux "gravité des armes" sont de couleur bleue et rouge. Les deux à trois roues d'échappement sont également de couleur bleue et rouge. Ils travaillent dans deux plans parallèles, de sorte que la roue bleue seulement un impact sur le bloc de verrouillage sur le bleu du bras et de la roue rouge seulement un impact sur le levier rouge. Dans un vrai échappement de ces impacts donner lieu à haute voix audible "tiques" et celles-ci sont indiquées par l'apparition d'un * à côté des blocs de blocage. Les trois noirs de levage broches sont essentiels pour le fonctionnement de l'échappement. Ils provoquent pondéré par la gravité des armes à être élevé par un montant indiqué par la paire de lignes parallèles de chaque côté de l'échappement. Ce gain d'énergie potentielle est l'énergie donnée à la pendule sur chaque cycle. Pour le Trinity College de Cambridge Horloge une masse d'environ 50 grammes est levé à 3 mm chacune 1,5 secondes - ce qui correspond à 1 mW de puissance. La force motrice de la chute de poids est d'environ 12 mW, alors il existe un excès de pouvoir utilisé pour l'entraînement à l'échappement. Une grande partie de cette énergie est dissipée dans l'accélération et la décélération de la friction de "voler" attachés aux roues d'échappement.

La grande horloge de Westminster que les anneaux de Londres, Big Ben utilise un double à trois pattes, la gravité de l'échappement.

Échappement Coaxial modifier

Échappement Coaxial

Inventé vers 1974[58] et breveté 1980[59] par l'horloger Britannique George Daniels, l'échappement coaxial est l'un des rares nouvelle montre échappements adopté commercialement dans les temps modernes. Il peut être classé comme un décollement de l'échappement.

Cela peut être considéré comme ayant son origine lointaine dans l'échappement inventé par Robert Robin, C. 1792, qui donne une impulsion unique dans une direction; avec le verrouillage réalisé par passive levier de palettes,[60] la conception de l'échappement coaxial est plus proche de celle d'un autre Robin variante, le Fasoldt échappement, qui a été inventé et breveté par l'Américain Charles Fasoldt en 1859.[61][62][63] Les deux Robin et Fasoldt échappements donnez de l'élan dans une seule direction. La dernière échappement a un levier à l'inégalité de gouttes; celui-ci s'engage avec deux roues d'échappement de différents diamètres. La plus petite impulsion de la roue actes sur la palette à l'extrémité du levier, tandis que le fait de levier de palettes de verrouillage sur la grande roue. L'équilibre s'engage avec et est poussé par le levier par l'intermédiaire d'un rouleau de broche et le levier à fourche. Le levier 'ancre' de la palette des verrous de la grande roue et, sur cet être déverrouillé, une palette sur l'extrémité du levier est donné une impulsion par la petite roue à l'aide du levier à fourche. La course de retour est "mort", avec le 'ancre' palettes servant à verrouiller et déverrouiller, l'impulsion étant donnée dans une direction à travers le levier unique de la palette. Comme avec le duplex, le verrouillage de la roue est plus grande dans le but de réduire la pression et donc le frottement.

Le Daniels échappement, cependant, permet d'atteindre un double impulsion passive levier de palettes servant à verrouiller et de déverrouiller la roue plus grande. D'un côté, l'impulsion est donnée par la petite roue en agissant sur le levier de la palette à travers le rouleau et d'impulsion de pin. Sur le retour, le levier de nouveau déverrouille la roue plus grande, ce qui donne une impulsion directement sur une impulsion rouleau sur l'équilibre personnel.

Le principal avantage est que cela permet à la fois des impulsions se produisent sur ou autour du centre de la ligne, avec le désengagement de frottement dans les deux directions. De ce fait, l'échappement coaxial devrait en théorie travailler efficacement sans lubrification. Ce mode d'impulsion est en théorie supérieur à l'échappement à ancre, qui a engager la friction sur l'entrée de la palette. Pendant longtemps cela a été reconnu comme une fâcheuse influence sur l'isochronisme de la balance.[64][65]

Les acheteurs de ne plus acheter les montres mécaniques sont principalement de leur exactitude, de sorte que les fabricants avaient peu d'intérêt à investir dans l'outillage nécessaire, bien que, enfin, Omega a adopté en 1990.

Bien que très ingénieuse de la conception de l'échappement, les Daniels coaxial néanmoins encore besoin de lubrification pour le levier de la palette des pivots. En outre, en raison de sa géométrie de l'impulsion de la roue ne peut avoir qu'un nombre limité de dents, il est donc nécessaire de disposer d'un supplément de roue et le pignon de la roue de train les pivots de ce qui a également besoin de lubrification. Par conséquent, les avantages de cet échappement sur le levier sont d'une valeur incertaine.

Constante d'échappement modifier

Illustration de la Constante d'Échappement par Girard-Perregaux

Sur la base des principes de brevets d'abord présenté par Rolex au nom de l'inventeur Nicolas Déhon,[66] la constante d'échappement a été développé par Girard-Perregaux de travail, les prototypes en 2008 (Nicolas Déhon était alors à la tête de Girard-Perregaux département de R&D) et dans les montres en 2013.

L'élément clé de cette échappement en silicium bouclée lame qui agit comme un micro-accumulateur d'énergie. Cette lame est fléchie à un point aussi proche que possible de son état instable, et ne nécessite qu'une infime quantité d'énergie – un micro-impulsion donnée par l'équilibre de la roue – pour la cale d'une courbe en S de l'état à son image dans un miroir, et dans le processus, afin de pousser l'équilibre de la roue avant.

Ce composant étant toujours la même, il libère la même quantité d'énergie à chaque fois et de compensation pour la variable de l'énergie de la barrique. Le rôle de la micro-accumulateur permet de compenser la variable de l'énergie du baril en libérant la même quantité d'énergie à chaque fois. Contrairement à certains mécanismes tels que les remontoirs dans lequel la force constante est fourni sur une moyenne, c'est un authentique échappement à force constante, que ce dernier est en effet instantané et continu.

D'autres modernes échappements modifier

Après des années avec très peu d'innovations comme la Suisse, echappement à ancre est utilisé dans presque tous les montres mécaniques, les horlogers ont conçu plusieurs nouveaux types d'échappements depuis le début du 21ème siècle; Parmigiani Fleurier avec ses Genequand échappement ou Ulysse Nardin avec son Ulysse échappement à Ancre ont pris l'avantage des propriétés du silicium ressorts plats. L'horloger indépendant, De Bethune, a développé un concept où un aimant fait un résonateur vibrer à haute fréquence, remplaçant le traditionnel bilan de printemps.[67]

Électromécanique échappements modifier

À la fin du 19e siècle, électromécanique échappements ont été développés pour des pendules. Dans ces derniers, un interrupteur ou une photo sous tension d'un électro-aimant pour une brève section de l'oscillation du pendule. Sur certaines montres, de l'impulsion de l'électricité, qui a poussé le pendule également conduit un piston pour déplacer le train d'engrenages.

Hipp horloge modifier

En 1843, Matthäus Hipp d'abord mentionné purement mécanique de l'horloge pilotée par un commutateur appelé "echappement à palette".[68] variée version de cet échappement a été utilisé à partir des années 1860 à l'intérieur de moteur électrique, pendules, la soi-disant "hipp-toggle".[69] Depuis les années 1870, dans une version améliorée, le pendule a conduit une clé à cliquet de la roue par l'intermédiaire d'une came sur la pendule de la tige, et la roue à rochet a conduit le reste de l'horloge train pour indiquer le temps. Le pendule n'a pas été poussé sur chaque swing ou même à un intervalle de temps. C'est seulement poussé lors de son arc de swing avait pourri en dessous d'un certain niveau. Ainsi que le comptage de came, le pendule portait une petite girouette, connu comme un Hipp de la bascule, articulé à la partie supérieure, qui est totalement libre de swing. Elle a été placée de manière à être tirés à travers une triangulaire poli bloc avec un vé-groove au dessus de lui. Lorsque l'arc d'oscillation du pendule était assez grande, la girouette traversé la gorge et se balançait libre de l'autre côté. Si l'arc était trop petite la girouette n'a jamais quitté le côté de la rainure, et quand le balancier revienne à ce qu'il pousse le bloc fortement à la baisse. Le bloc a porté un contact qui a complété le circuit de l'électro-aimant qui a poussé le pendule. Le pendule a seulement poussé comme requis.

Ce type d'horloge a été largement utilisé comme horloge maître dans de grands bâtiments pour contrôler de nombreux esclaves horloges. La plupart des échanges téléphoniques utilisé comme une horloge pour le contrôle des événements temporisés comme l'étaient nécessaires pour contrôler la mise en place et la facturation des appels téléphoniques par l'émission d'impulsions d'une durée variable comme à chaque seconde, à six secondes et ainsi de suite.

Gratuites pendule horloge modifier

Au 20e siècle, William Hamilton Shortt inventé gratuitement une horloge à pendule, breveté en septembre 1921, et fabriqué par la Synchronome Compagnie, avec une précision d'un centième de seconde par jour. Dans ce système, le chronométrage "maître" le pendule, dont la tige est faite d'un alliage d'acier spécial, avec 36% de nickel appelé Invar dont la longueur varie très peu avec la température, balançoires, libre de l'influence extérieure que possible scellé dans une chambre à vide et n'a pas de travail. Il est en contact mécanique avec son échappement pour seulement une fraction de seconde toutes les 30 secondes. Un secondaire "esclave" pendule tourne une clé à cliquet, ce qui déclenche un électro-aimant un peu moins de toutes les trente secondes. Cet électro-aimant communiqués de gravité levier sur l'échappement au-dessus du maître pendule. Une fraction de seconde plus tard (mais exactement toutes les 30 secondes), le mouvement du maître pendule libère le levier de gravité pour tomber plus loin. Dans le processus, de la gravité de levier donne une petite impulsion pour le maître de la pendule, qui conserve le retour du balancier. La gravité de levier tombe sur une paire de contacts, réalisation d'un circuit qui n'plusieurs choses:

  1. dynamise un deuxième électro-aimant à soulever le levier de gravité au-dessus du maître pendule à sa position haute,
  2. envoie une impulsion pour activer un ou plusieurs cadrans de l'horloge, et
  3. envoie une impulsion à un mécanisme de synchronisation qui maintient l'esclave pendule dans l'étape avec le maître d'un pendule.

Puisqu'il en est l'esclave pendule qui libère la gravité de levier, cette synchronisation est indispensable au fonctionnement de l'horloge. Le mécanisme de synchronisation utilisé un petit ressort qui est attaché à l'arbre de l'esclave pendule et électromagnétique induit qui permettraient de capter le printemps, si l'esclave pendule était en cours d'exécution un peu en retard, donc le raccourcissement de la période de l'esclave pendule pour un swing. L'esclave pendule a été ajusté à courir un peu lent, de sorte qu'à chaque fois que la synchronisation des impulsions de la source serait pris par l'armature.[70]

Cette forme d'horloge est devenu un standard pour une utilisation dans des observatoires (environ 100 de ces horloges ont été fabriqués[71]), et a été la première horloge capable de détecter de petites variations de la vitesse de rotation de la Terre.

Voir aussi modifier

Références modifier

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Notes modifier

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  66. ↑ http://www.directorypatent.com/WO/1999ZZSLASHZZ064936.html
  67. ↑ Monochrome-watches, "The evolution of the escapement and recent innovations", February 2016
  68. ↑ Hipp, Matth.(aeus): Sich selbst controlirende Uhr, welche augenbliklich anzeigt, wenn die durch Reibung etc. verursachte Unregelmäßigkeit im Gang auch nur den tausendsten Theil einer Secunde ausmacht und welche ein mehr als hundertfach größeres Hinderniß überwindet, ehe sie stehen bleibt, als andere Uhren, in: Polytechnisches Journal 88, 1843, p. 258-264, 441-446, sheet IV and V
  69. ↑ French patent for an electrical driven pendulum clock with hipp-toggle, May 27, 1863: "Pendule ou horloge électro-magnétique à appal direct d’électricité" - The evolution of the hipp-toggle is described by: Johannes Graf: Der lange Weg zur Hipp-Wippe. Ab wann werden Uhren von matthaeus Hipp elektrisch angetrieben? In: Chronométrophilia No. 76, 2014, p. 67-77.
  70. ↑ « Electric clocks – a history through animation », electric-clocks.nl, sur electric-clocks.nl, (consulté le ) (requires Adobe Shockwave Player to display animated content)
  71. ↑ Marilyn Shea, « Synchronome - 中国天文学 - 两台摆的电子钟 Chinese Astronomy », hua.umf.maine.edu, sur hua.umf.maine.edu,‎ (consulté le )

Lectures complémentaires modifier

  • Denn, Marque de, "Le Tourbillon et Comment Il Fonctionne", IEEE Systèmes de Contrôle Magazine, juin 2010, IEEE Systèmes de Contrôle de la Société, DOI 10.1109/MCS.2010.936291.

Liens externes modifier

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