Klokken en horloges.

Klokken.

Heel, heel vroeger, toen de
mens zich alleen bezig hield
met de jacht en met voedsel
verzamelen en men zich nog
niet specialiceerden in
bepaalde vormen van arbeid
had men nog niet zo de
behoefte om de precieze tijd
te weten. Als het licht
werd stonden ze op en als
het weer donker
werd gingen ze weer
slapen. Pas met de
schaalvergroting van de
handel en de uitbreiding
van steden kreeg men steeds
meer de behoefte om
de precieze tijd te weten.
Aan het eind van de
13e eeuw ontstonden er al
de eerste mechanische
klokken in Europa.
Al vlug daarna kwamen er
steeds meer uurwerken,
het meest op bijvoorbeeld
kerken en marktpleinen.
De eerste klokken die
uitgevonden zijn waren
de mechanische klokken.
De allereerste mechanische
klokken hadden geen
wijzer of wijzerplaat
zoals bij een standaard klok
van nu. Deze klokken konden
alleen een bel luidden,
dit gebeurde ieder uur.
Deze mechanische klokken
werden gebruikt in bijvoorbeeld
kerken en kloosters.

Doordat er na de uitbreiding
van de steden en de
schaalvergroting van de handel
meer behoefte kwam aan precieze
tijdmeting moesten er dus
ook meer mensen komen die
(mechanische) klokken
konden maken. De eerste
mechanische klokken
werden uit ijzer gemaakt,
door bijvoorbeeld
slotenmakers. Maar omdat er ook
behoeft kwam aan horloges
ontstond er een aparte ambacht.
Zo ontstond de ambacht van
het klokken maken.
De eerste centra van
klokkenmakers ontstonden in
Duitsland en Italie,
maar al vlug daarna volgde
Zwitserland, dat is nu een land
waar men nog steeds
hele goede horloges maakt.

In 1657 werd de eerste
slingerklok gemaakt door
de Nederlander; Christiaan Huygens.
In die tijd was dat de meest
nauwkeurige klok, en ook de
eerste klok die seconden aangaf.
De klok maakte een ritmische
beweging, een slinger zwaait
gelijkmatig heen en weer,
zo wordt een radarwerk
aangedreven en de wijzers
beginnen te draaien.

Het eerste zakhorloge werd
in 1504 gemaakt in Duitsland.
Zo'n horloge was compact genoeg
om in een zakje te passen,
van bijvoorbeeld een blouse.
Polshorloges ontstonden pas in
1790. Een lange tijd waren
zakhorloges erg duur. Een Zwitserse
firma ontwierp in 1868 een horloge
dat voor iedereen betaalbaar was.

Het mechanische uurwerk.

Elke methode van tijdmeting moet
uitgaan van een regelmatige
beweging. Bij mechanische uurwerken
wordt door het uurwerk zelf
een regelmatige beweging gemaakt.
Voor deze beweging is een kracht
nodig, deze wordt geleverd
door het deel van de
mechanische klok, dat de
aandrijving genoemd wordt.
Een ander deel van het uurwerk,
namelijk het echappement maakt
de beweging regelmatig en een
derde onderdeel; het gaande werk,
brengt de beweging van de aandrijving
over naar het echappement.
Een uurwerk moet afgelezen
kunnen worden. Daarom moet
het voorzien worden van een
wijzerwerk, dat de beweging van
het gaande werk volgt, maar ook
onafhankelijk daarvan verzet kan worden,
om het uurwerk gelijk te zetten.

De aandrijving.

Als aandrijving van een uurwerk
kunnen zwaartekracht (gewicht),
veerkracht of elektriciteit
worden gebruikt. Als voordeel
heeft de gewichtaandrijving
dat ze constant is.
De aandrijving is slechts afhankelijk
van de grote van het gewicht
en van de diameter van het spoor
of de hals waarover de ketting
of het koord loopt,
waaraan het gewicht is opgehangen.
Er is een nadeel, er moet
steeds een voldoende
aan valhoogte voor het
gewicht aanwezig zijn,
en deze uurwerken
zijn niet of moeilijk verplaatsbaar.
Bij veerkrachtaandrijving is het
een nadeel dat het niet contstant is.
Als de veer pas opgewonden is levert
hij meer kracht dan wanneer het
bijna afgelopen is. Sinds deze
veerkrachtaandrijving wordt toegepast
op uurwerken denkt men over
een oplossing voor dit niet
contstant bewegegen. Uiteindelijk is
hiervoor een oplossing gekomen.
Men heeft op het uurwerk een
excentrisch schijfje
aangebracht, dit schijfje draait
gedurende de gang van het uurwerk
eenmaal rond.
Tegen dit schijfje drukt dan
een veertje zodanig, dat het
uurwerk afgeremd wordt als het
uurwerk meer opgewonden is,
en dus sneller gaat dan wanneer
het veertje minder opgewonden is.
Maar al vlug daarna is men
tot de constructie gekomen van de snek.

Dit is de snek.

Het gaande werk bestaat uit
een aantal ingrijpende raderen.
In vergelijking tot andere machines
is de overbrenging van deze raderen
in uurwerken erg groot.De verhouding
kun je berekenen doormiddel van de
werkzame middellijnen en de aantallen
tanden van beide raderen.
(Deze moeten namelijk steeds
hetzelfde zijn.)

Het echappement.

Het echappement is ongetwijfeld
het belangrijkste deel
van een uurwerk. Het echappement
bepaald de graad van
nauwkeurigheid waarmee de tijd
gemeten wordt. De taak van het
echappement is de beweging van
het gaande werk
( het gaande werk brengt de
beweging van de aandrijving over
naar het echappement )
regelmatig te maken. Dit kan alleen
door middel van een beweging
die uit zichzelf regelmatig is.
De harmonische beweging is de
enige beweging die hiervoor in
aanmerking komt. Deze beweging
kan in veel verschillende vormen
voorkomen. In uurwerken komt de
harmonische beweging voor in
de vorm van de schommeling van
een slinger of van een balans.
Maar ook de trilling van een
stemvork kan aan de tijdmeting
dienstbaar worden gemaakt.
De oudste vorm van het echappement
is de spillegang of lepelgang.

De naam van de uitvinder en het
jaar waarin deze is uitgevonden
zijn onbekend. Het tandrad dat
het echappement aandrijft,
het schakelrad, loopt net als alle
andere raderen, om een horizontale as,
maar het heeft speciaal gevormde
tanden die maar naar een kant werken.
Vlak naast het schakelrad staat
een verticale stang met twee
uitstekende plaatjes, die de
lepels worden genoemd. Wanneer
de bovenste tand de lepel wegduwt,
gaat de lepelas draaien totdat
de tand langs de lepel schieten
kan. Dan is de onderste lepel
zo ver meegedraaid, dat deze de
aankomende onderste tand tegenhoudt.
Nu wordt de lepelas de andere
kant op geduwd en gaat
terugdraaien.
Na het doodschieten van
de onderste tand begint alles
weer opnieuw, maar nu met de
volgende tand. Zo wordt de draaiende
beweging van het gaande werk
omgezet in een heen en weer gaande.
Wegens het 'ontsnappen' van die
tanden aan de lepels noemt men
dit deel van het uurwerk het
echappement, het Franse woord
voor ontsnapping. Galileo Galilei
( 1564-1642) heeft ontdekt
dat de slinger een gelijkmatige
gang heeft,
die onafhankelijk is van het
slingergewicht en,
bij kleine uitslag ook onafhankelijk
van die uitslag,
maar alleen beinvloed wordt door
de lengte. Bij verschillende
uitslag door verchillen in
aandrijfkracht blijft de
slingertijd gelijk. Christiaan
Huygens is op het idee gekomen
om de slinger te koppelen
aan een tijdbewaarder.

Het nadeel van de spillegang
in die tijd was, dat
dat de constructie niet toeliet
om de slinger een kleine
uitslag te geven en
dus ook niet om een lange
slinger toe te passen.
Veel later is men daar
wel in geslaagd.
Aan het eind van de
zeventiende eeuw heeft men
in Engeland de ankergang
uitgevonden. Deze is zo
genoemd naar het ankervormige
stukje staal dat in de plaats
van de lepelspil gekomen is.

Huygens is ook de uitvinder
van de spiraalveer aan de balans.

De heen en weer gaande
beweging van de balans wordt
nu door de spiraalveer geregeld.
De balans is vergelijkbaar
met het gewicht van de slinger,
en de spiraalveer met de
zwaartekracht die de slinger
naar de laagste stand trekt.
In de onderstaande tekening is
het echappement van een
ankerhorloge afgebeeld.

De overbrenging.

Hieronder is een afbeelding
van een ankerhorloge te zien.

Onderaan is de balans duidelijk
zichtbaar. Het anker gaat
helemaal schuil onder de balans
en de anker- en balanskloof.
Het ankerrad is echter goed
zichtbaar links van de balans.
Het secondrad grijpt in in het
ankerradsrondsel. Van dit rad
is slechts een klein gedeelte
zichtbaar. Op de as van het
secondrad is aan de andere zijde
van het uurwerk, waar zich
de wijzerplaat bevindt,
de secondewijzer aangebracht.
Dit rad draait in een minuut
een keer rond. In het
seconderadrondsel grijpt het
derde rad in. Dit rad is
duidelijk zichtbaar; het steekt
voor een groot deel boven
de kluif uit.
In het derderadrondsel grijpt
het minuutrad in, dat in het
midden van het uurwerk is
aangebracht en daarom ook wel
middenrad of centrumrad genoemd
wordt. Het minuutrad draait in
een uur eenmaal rond; aan de
voorzijde van het uurwerk is op
de as van dit rad het
wijzerwerk aangebracht.
In het minuutradrondsel grijpt
de veerton in. Deze gaat in de
afbeelding geheel schuil onder
het grote palrad, dat rechts is
afgebeeld. In de volgende
afbeelding is een uurwerk afgebeeld,
dat veel overeenstemming vertoont
met de vorige afbeelding.

De opwindas, wijst alleen
in de afbeelding naar links,
het uurwerk is dus ruim een
kwart gedraaid. Bij de afbeelding
zijn alle onderdelen afzonderlijk
afgebeeld.

Electrische uurwerken.

Electrische uurwerken zijn in
te delen in verschillende groepen

- Uurwerken die electrisch
worden op gewonden
- Uurwerken waarbij het echappement
omgekeerd werkt, en dit
electrisch word aangedreven
- Uurwerken die door een elektromotor
worden aangedreven
Het is mogelijk om een
electrische opwindrichting te
koppelen aan een gewoon
mechanisch uurwerk. Bij een
uurwerk met een
gewichtsaandrijving kan
men dit heel makkelijk zo uitvoeren,
dat het gewicht in z'n laagste stand
contact maakt waardoor een
elektromotor in werking wordt gesteld,
die het gewicht optrekt, terwijl
het gewicht in z'n hoogste stand
het contact weer verbreekt.
Bij uurwerken met een
elektromachnetisch aangedreven
echappement wordt het gaande
werk aangedreven door het echappement.
In plaats dat het ankerrad het
anker aandrijft, wordt hier dus
het ankerrad door het anker aangedreven.
Dit stelt natuurlijk wel andere eisen
aan de constructie van het echappement.
Het echappement wordt hierbij
aangedreven door een langs
elektromagetische weg opgewekte
impuls.

Horloges.

In een 30 jaar geleden een
nieuw type horloge,
het kwartshorloge,
zijn een aantal natuurkundige
principes samengesteld, zodat men kwam
tot een uurwerk zonder bewegende delen
dat de tijd aangaf in uren, minuten
en seconden.
Maar niet alleen dat, dit toen der
tijd nieuw type horloge
gaf tevens de dag van de week en de
maand van het jaar
met een bijna niet te overtreffen
nauwkeurigheid.
Het type kwarts horloge waar we het nu
over hebben is het kwarts horloge
met wijzerplaat.
Van het digitale kwartshorloge was toen
nog geen sprake.
Al enkele jaren later verschenen de eerste
digitale horloges van het LED-type en
weer later de LCD horloges.
Tegenwoordig heeft bijna iedereen een
kwartshorloge.
Kwartshorloges zijn dan ook al voor een
zeer goedkopen prijs te krijgen.
Laten we de naam eens bekijken.
Het is een digitaal uurwerk.
Dat wil zeggen dat de tijdsaflezing gebeurt
in stapjes die meestal worden aangegeven.
LCD is letterlijk de afkorting van;
Liquid Chrystal Display,
letterlijk vertaald betekend dit het
vertonen door middel van vloeibare kristallen.
Deze vloeibare kristallen vormen een
dun vliesje,
dat opgesloten zit tussen 2 glasplaatjes;
dit is het paneeltje (display) dat aan de
voorkant van het horloge te zien is
en waarop de cijfers verschijnen.
Als dit vliesje licht doorlaat ziet het er
lichtgrijs uit, maar waar het geen
licht doorlaat (op de plaats van de cijfers)
is het zwart.

De term kwartshorloge geeft aan
dat de seconde of delen daarvan nauwkeurig
gelijk gehouden worden door een trillend
stukje kwartskristal.
De naam zegt echter niet alles.
In zo'n horloge zijn nog enige
tienduizenden electronische onderdelen
aangebracht op een oppervlakte van enkele
vierkante mm.
Als een van deze talloze onderdelen los zit,
of kapot gaat op een of andere manier
functioneert het horloge niet meer.
Zo'n horloge gebruikt bijzonder weinig energie.

Hier een afbeelding van een kwartshorloge en
een digitaal kwartshorloge.