Urverk

Urverk av mekanisk Prim-armbandsur

Urverk hänvisar till det inre arbetet hos antingen mekaniska enheter som kallas klockor och klockor (där det också kallas rörelsen ) eller andra mekanismer som fungerar på liknande sätt, med hjälp av en serie kugghjul som drivs av en fjäder eller vikt.

En urverksmekanism drivs ofta av en urverksmotor som består av en huvudfjäder , en spiral torsionsfjäder av metallband. Energi lagras i huvudfjädern manuellt genom att linda upp den , vrida på en nyckel fäst på en spärr som vrider fjädern hårdare. Sedan vrider kraften från huvudfjädern urverkets växlar, tills den lagrade energin är förbrukad. Adjektiven upprullning och fjäderdriven hänvisar till huvudfjäderdrivna urverksenheter, som inkluderar klockor och klockor, kökstimer , speldosor och upprullningsleksaker .

Historia

Det tidigaste kända exemplet på en urverksmekanism är Antikythera-mekanismen , en analog dator med koppling från första århundradet f.Kr., något astrolabisk , för att beräkna astronomiska positioner och förmörkelser, återvunnen från ett grekiskt skeppsvrak. Det finns många andra berättelser om urverksenheter i antikens Grekland, även i dess mytologi , och själva mekanismen är sofistikerad nog att indikera en betydande historia av mindre enheter som ledde fram till dess skapelse.

Vid någon tidpunkt förlorades eller glömdes denna nivå av sofistikering inom urverksteknik i Europa, och återvände först när den kom från den islamiska världen efter korstågen , tillsammans med annan kunskap som ledde till renässansen . Clockwork återställde äntligen motsvarande förromerska tekniska nivåer på 1300-talet.

Liksom i den grekiska mytologin finns det ambitiösa automatiseringsanspråk i andra kulturers legender. Till exempel, i den judiska legenden , använde Salomo sin visdom för att designa en tron med mekaniska djur som hyllade honom som kung när han besteg den; När en örn satte sig ned satte han en krona på hans huvud, och en duva skulle ge honom en Torahrolla . Det sägs också att när kung Salomo klev på tronen sattes en mekanism igång. Så snart han trampade på det första steget sträckte en gyllene oxe och ett gyllene lejon ut var sin fot för att stödja honom och hjälpa honom att ta sig upp till nästa steg. På varje sida hjälpte djuren kungen upp tills han var bekvämt placerad på sin tron.

I det antika Kina finns en märklig redogörelse för automatisering i Lie Zi -texten, skriven på 300-talet f.Kr. Inuti den finns en beskrivning av ett mycket tidigare möte mellan kung Mu av Zhou (1023-957 f.Kr.) och en maskiningenjör känd som Yan Shi, en "konstnär". Den senare presenterade stolt kungen en människoformad figur i naturlig storlek av hans mekaniska hantverk ( Wade-Giles stavning):

Kungen stirrade förvånat på gestalten. Den gick med snabba steg och flyttade huvudet upp och ner, så att vem som helst skulle ha tagit det för en levande människa. Konstnären rörde vid dess haka och den började sjunga, perfekt i ton. Han rörde vid dess hand och den började ställa sig och höll perfekt tid...När föreställningen närmade sig sitt slut, blinkade roboten med ögat och gjorde framsteg till de närvarande damerna, varpå kungen blev upprörd och skulle ha fått Yen Shih [Yan Shi] avrättad på platsen hade inte den senare, i dödlig rädsla, omedelbart splittrat roboten för att låta honom se vad den verkligen var. Och det visade sig faktiskt bara vara en konstruktion av läder, trä, lim och lack, vitt, svart, rött och blått i olika färger. När han undersökte det noggrant fann kungen alla inre organ kompletta - lever, galla, hjärta, lungor, mjälte, njurar, mage och tarmar; och över dessa igen, muskler, ben och lemmar med deras leder, hud, tänder och hår, alla konstgjorda...Kungen försökte effekten av att ta bort hjärtat, och fann att munnen inte längre kunde tala; han tog bort levern och ögonen kunde inte längre se; han tog bort njurarna och benen förlorade sin rörelseförmåga. Kungen var förtjust.

Andra anmärkningsvärda exempel inkluderar Archytass duva, som nämns av Aulus Gellius . Liknande kinesiska berättelser om flygande automater är skrivna om mohistfilosofen Mozi från 500-talet f.Kr. och hans samtida Lu Ban , som gjorde konstgjorda träfåglar ( ma yuan ) som framgångsrikt kunde flyga, enligt Han Fei Zi och andra texter.

På 1000-talet användes urverk för både klockor och för att spåra astronomiska händelser i Europa. Klockorna höll inte tiden särskilt noggrant med moderna mått, men de astronomiska anordningarna användes noggrant för att förutsäga positionerna för planeter och andra rörelser. Samma tidslinje verkar gälla i Europa, där mekaniska escapements användes i klockor vid den tiden.

Fram till 1400-talet drevs urverk av vatten, vikter eller annan rondell, relativt primitiva medel, men 1430 överlämnades en klocka till Filip den gode , hertig av Bourgogne , som drevs av en källa. Detta blev en standardteknik tillsammans med viktdrivna rörelser. I mitten av 1500-talet Christiaan Huygens en idé från Galileo Galilei och utvecklade den till den första moderna pendelmekanismen . Men medan fjädern eller vikten gav drivkraften, styrde pendeln bara hastigheten för frigöring av kraften via någon flyktmekanism (en flykt) med en reglerad hastighet.

Smithsonian Institution har i sin samling en urverksmunk, cirka 380 mm hög, möjligen daterad så tidigt som 1560. Munken drivs av en nyckellindad fjäder och går på vägen till ett torg och slår sig i bröstet med sin höger arm, medan han höjer och sänker ett litet träkors och radband i sin vänstra hand, vrider och nickar med huvudet, himlar med ögonen och sänder tysta obsequies. Då och då för han korset till sina läppar och kysser det. Man tror att munken tillverkades av Juanelo Turriano , mekaniker åt den helige romerske kejsaren Karl V.

Översikt

Nycklar i olika storlekar för att linda upp huvudfjädrar på klockor

Mechanism of a Wall Clock, Ansonia Co. 1904

Ofta lagras ström till enheten inuti den, via en lindningsanordning som applicerar mekanisk påfrestning på en energilagringsmekanism såsom en huvudfjäder , vilket innebär någon form av flykt ; i andra fall kan handkraft användas. Användningen av hjul, oavsett om de är kopplade av friktion eller kuggar , för att omdirigera rörelse eller öka hastighet eller vridmoment , är typiskt; många urverksmekanismer har konstruerats i första hand för att fungera som synliga eller underförstådda kraftturer för mekanisk uppfinningsrikedom i detta område. Ibland används klockor och tidsmekanismer för att tända sprängämnen, timers, larm och många andra enheter.

Exempel

De vanligaste exemplen är mekaniska klockor och klockor. Andra inkluderar:

Upprullningsleksaker – ofta som en enkel mekanisk motor, eller för att skapa automater . Dessa kan vara antingen nyckellindade, som många 1900- talsmodeller var , eller en enklare tillbakadragningsmotor .
De flesta bladluckor använder en urverksmekanism som inte är olik den hos armbandsur för att tajma öppning och stängning av slutarbladen.
Mekanismer för att vända linsen på fyrar före elmotorer.
Mekaniska miniräknare , som användes innan elektroniska datorer utvecklades runt andra världskriget. Bland de mest komplexa var Babbages skillnad och analytiska motorer , som var mekaniska versioner av datorer .
Astronomiska modeller, som orreries vars historia sträcker sig över hundratals år.
Speldosor , som var mycket populära under 1800-talet och i början av 1900-talet.
Nästan alla fonografer byggda före 1930-talet.
Handdriven elektrisk utrustning, såsom en urverksradio , där en energilagrande fjäder som står för mycket av enhetens storlek och vikt snurrar en mycket mindre elektrisk generator ; sådan utrustning är mycket populär där batterier och nätström (husström) är knappa.