Precision pendulum clocks – Masterpieces of timekeeping
2024.06.19
精密振り子時計とレギュレーター・プーリー時計、時計製造の二大アイコンの世界へようこそ。この記事では、この二つの時計の微妙ながらも決定的な違いを探ります。精密振り子時計の技術的特徴を詳しく知り、その精密さと洗練された造形美に感動してください。補正振り子と気圧計を備えた精密振り子時計が他のレギュレーターとどう異なるのか、そしてこれらの時計がなぜこれほどまでに卓越しているのかをご覧ください。
The pendulum
振り子は、今日で最も正確な機械振動装置です。時計の振り子の精度は、一定の長さ、一定の微小振幅、そして一定の重力によって決まります。この時計精度における画期的な発見は、1585年にガリレオ・ガリレイによってなされました。彼の観察によれば、振り子の振動時間（周期）は、振幅に関わらず常に一定です。この原理は「等時性」と呼ばれます。厳密に言えば、これは非常に小さな振幅においてのみ成立します。つまり時計の振り子の精度は長さ、微小振幅、そして重力によって決まると言えるのです。
しかし、振り子の長さは温度などの外部要因に左右されます。温度が上昇すると、ほぼすべての固体は膨張します。逆に温度が下がると、振り子棒が収縮し短くなります。その結果、高温時には周期が長くなり、低温時には周期が短くなります。当社のインバー製振り子の棒は、温度によるわずかな長さの変化も、精密に計算され自由に動く補正チューブによって補正されます。これにより、温度が上昇または下降しても長さの変化は生じません。有効な振り子長は変わらず、時計の進み具合も一定に保たれるのです。
Air pressure compensation by using the barometer instrument
The barometer instrument
温度変化（温度補正によって影響は調整されます）に加え、気圧変動も歯車の変動を引き起こします。その結果、100mbarという極端な気圧変化が生じた場合、振り子時計の精度は1日に約1〜2秒変化することが、当社独自の振り子試験台での測定で示されています。これらの偏差を相殺するため、リーフラー社はアネロイド気圧計や気圧高度計で既に採用されているアネロイドカプセルを用いた気圧補償の概念を開発しました。
高精度な振り子時計は、安定した動きを特徴とし、外部からの干渉を受けません。気圧計は気圧の変化、より正確に言えば「気圧に比例して変化する空気密度、または空気重量の変化によって引き起こされる精度の変動」を補正します。空気密度の上昇によって引き起こされる精度の変動は、振り子の揚力の増加に起因するものです。空気抵抗の増加など他の影響要因と相まって、これにより振り子の振幅が遅くなります。補正機能は、振り子のロッド上の質量の移動によって引き起こされる振り子の慣性モーメントの変化に依存し、振動周期を変化させます。この補正機能を使用する場合、動きは、重りが載せられた5つのアネロイドカプセルまたは気圧計カプセルによって生じます。これらのカプセルは、それぞれ真空中で互いにはんだ付けされた2枚の薄い金属膜で構成されています。カプセル外部の気圧が上昇すると、カプセルが押し合わされ、カウンターウェイトが下がります。カプセルの設計により、温度の影響は全体のストロークに影響を与えません。
The maintaining power mechanism
精密振り子時計を巻き上げる際、鋼製ケーブルがバレルに巻き取られ、重りを上方へ移動させます。この間、重りは歯車列に作用しないため、巻き上げ中は時計が駆動せず、時刻表示は遅れたままとなります。サトラー社の精密振り子時計では、バレル軸に設けられたいわゆる維持動力機構により、この現象が防止されています。
The accuracy of a precision pendulum clock in comparison
まとめると、精密振り子時計は（最高で）月あたり1〜2秒という非常に高い精度を特徴とし、レギュレーター式プーリー時計は週差約10秒の精度を達成しています。精密振り子時計の振り子棒はインバー（特殊合金）製であり、これにより精密な温度補償が可能となっているのです。さらに、精密振り子時計の振り子は、測定・試験機関で検査されています。
精密振り子時計の持続時間は通常1ヶ月ですが、レギュレーター式プーリー時計の歩度は1週間から1か月です。精密振り子時計は、分針にカウンターウェイトが付いているだけでなく、保持力のある動力と石のパレットを備えているのも特徴です。時計の微調整は専用の微調整台を用いて行われます