Andere industrieën

Waarneming van klokonderdelen met een digitale microscoop

Mechanische klokken zijn het uurwerk voor precisie-microfabricage en hebben een lange geschiedenis die teruggaat tot de torenklokken uit de 13e eeuw. Alhoewel gewichten aanvankelijk zorgden voor het draaien van de tandwielen, werd in de 15e eeuw de veer ontdekt, waardoor klokken kleiner konden worden gemaakt. Aan het einde van de 19e eeuw werd het polshorloge uitgevonden en tot op heden zijn polshorloges nog in zwang. De geschiedenis van het maken van klokken in Japan gaat niet zover terug, maar sinds het Japanse bedrijf Seiko in 1969 zijn eerste kwartsuurwerken ontwierp, heeft Japan de toon gezet op het gebied van de elektronische uurwerken.
Dit gedeelte geeft een overzicht van klokonderdelen en bevat voorbeelden van het waarnemen ervan met een digitale microscoop.

Wat is een uurwerk en wat zijn ébauches?
Frequentie en aantal lagerstenen van mechanische klokken
Frequentie van quartz klokken
Voorbeeld van waarnemingen van klokonderdelen met een digitale microscoop

Wat is een uurwerk en wat zijn ébauches?

Het uurwerk is het mechanische gedeelte in de kast van de klok dat de tandwielen laat draaien. Er zijn twee soorten uurwerken in mechanische klokken, namelijk de uurwerken die automatisch worden opgewonden, en de uurwerken die met de hand worden opgewonden. Heden ten dage zijn uurwerken die automatisch worden opgewonden, de norm. Afhankelijk van de fabrikant kan het modelnummer dat aan het uurwerk is toegekend, het kaliber worden genoemd.

Niet alle klokfabrikanten maken hun eigen uurwerken. Veel fabrikanten maken klokken door incomplete uurwerken te kopen die door uurwerkfabrikanten worden gemaakt.
Een onvolledig uurwerk wordt een ébauche genoemd, een Frans woord dat aanzet, schets of concept betekent.

Frequentie en aantal lagerstenen van mechanische klokken

Frequentie van mechanische klokken

Het uurwerk van een mechanische klok wordt aangedreven door een spiraalveer in het midden van de balans. Door het herhaaldelijk uitzetten en inkrimpen van de spiraalveer gaat de balans heen een weer (trillen).
De frequentie is het aantal trillingen van de balans per uur.
De meeste huidige mechanische uurwerken hebben een frequentie van 28.800 (8 trillingen per seconde). Snel tikkende uurwerken hebben een frequentie die hoger is den deze waarde, en langzaam tikkende uurwerken hebben een frequentie die lager is dan deze waarde.

Aantal lagerstenen

De as veroorzaakt slijtage wanneer de tandwielen in een mechanische klok ronddraaien. Daarom worden kunstmatige robijnen als lagers gebruikt om de slijtage tot een minimum te beperken. Behalve voor de lagers worden ook kunstmatige robijnen gebruikt voor de slijtagegevoelige lepels op het echappement.
Robijnen zijn iets minder hard dan diamanten en daarom worden robijnen al heel lang gebruikt als de lagerstenen in mechanische uurwerken. Hoe groter het aantal lagerstenen, des te hoogwaardiger en ingewikkelder het uurwerk.

A: Balans

B: Bovenste as van middelste tandwiel

B: Lagersteen in middelste tandwiel

D: Spiraalveer

E: Echappement

F: Exit pallet

G: Entry pallet

H: Escape wiel

Frequentie van quartz klokken

Een quartz klok bevat een kristaloscillator.
Dit kristal wekt elektriciteit op wanneer er mechanische kracht op wordt uitgeoefend. Dit is het piëzo-elektrisch effect. Andersom wekt het mechanische vervorming op wanneer het aan elektriciteit wordt blootgesteld (onder spanning komt te staan). Dit is het invers piëzo-elektrisch effect. Kristaloscillatoren maken gebruik van het invers piëzo-elektrisch effect.
De standaardfrequenties is 32,768 kHz. Omgerekend is dit 1 puls per seconde (1 Hz) door een IC om de secondewijzer 1 seconde vooruit te zetten.

Voorbeeld van waarnemingen van klokonderdelen met een digitale microscoop

In dit gedeelte worden de nieuwste voorbeelden gegeven van het waarnemen van klokonderdelen met de 4K digitale microscoop van KEYENCE uit de VHX-reeks.