Klokjesluider | Reparatie van oude horloges

je bent nu hier: home---achtergronden--- elektrische horloges---de Accutron

Inleiding

De Accutron, door de Bulova Watch Company geïntroduceerd in 1960, was een revolutionair horloge.
Overeenkomstig de andere elektrische horloges van die tijd werd het aangedreven door een batterij en spoelen, en het had een tandwieloverbrenging voor de wijzers, maar daar hield de vergelijking op.

De nauwkeurigheid van het conventionele draagbare mechanische uurwerk had in de vijftiger jaren van de vorige eeuw, met de produktiemethoden van die tijd, een grens bereikt. De beperkende factor was de frequentie van de schommelingen van de balans, die toendertijd niet hoger kon worden dan 4 à 6 Hz.
Het Amerikaanse leger was op zoek naar een grotere nauwkeurigheid, en de Bulova Watch Company sprong daarop in. Zij trokken een Zwitserse ingenieur aan met een elektrotechnische achtergrond: Max Hetzel. Toen deze de beschikking had gekregen over de eerste transistors, lag de weg open naar een geheel nieuwe benadering.

In 1953 verkreeg hij een patent op het eerste elektronische horloge met halfgeleiders en een stemvork als regelorgaan, en vervaardigde de eerste werkende prototypen in 1955. (In diezelfde periode patenteerde ATO het eerste elektronische balans-uurwerk.) De grote Zwitserse producenten waren echter niet geïnteresseerd in nieuwerwetse fratsen, en hij trok met zijn uitvinding naar de Verenigde Staten, waar hij samen met William Bennett voor Bulova de ontwikkeling voortzette.

In 1960 verscheen het eerste commerciële horloge op de Amerikaanse markt. (De hoogste baas bij Bulova was toen Omar Bradley, een van de belangrijkste generaals uit de Tweede Wereldoorlog, en nadien jarenlang chefstaf van de Amerikaanse Strijdkrachten.) Het was de Bulova Accutron kaliber 214, het eerste elektronische horloge ter wereld. Spectaculair voor die tijd was de continue beweging van de secondenwijzer, en een zoemend geluid in plaats van het gebruikelijke tikken... Het aantal onderdelen bedroeg 27, waarvan slechts 12 mechanisch waren. Een vergelijkbaar automatisch horloge uit die tijd telde 136 onderdelen, waarvan 26 voortdurend bewogen! Bulova was in staat te garanderen dat het horloge tot op 1 minuut per maand precies zou lopen, en dat voor de gehele levensduur van het horloge! Dat was iets wat de conventionele (Zwitserse) industrie nog nooit had kunnen waarmaken, en het heeft grote consequenties gehad voor de jaarlijkse chronometercompetitie in Neuchatel.

Tot 1977, toen de productie gestaakt werd, zouden 6 miljoen Accutrons verkocht worden, en speelden Acutrons een belangrijke rol in de ruimtevaart. De Zwitsers hadden inmiddels hun trots ingeslikt en maakten onder licentie (in heel kleine lettertjes vermeld) ook stemvorkhorloges.

Werking

De Accutron onderscheidt zich van de elektrische horloges uit die tijd in 3 opzichten:

het regelorgaan
de stroomonderbreking
de mechanische aandrijving

1. Het regelorgaan wordt gevormd door een stemvork, die in trilling wordt gebracht door spoelen, conform het principe van de elektro-magnetische aandrijving.
Aan het uiteinde van de benen van de vork bevinden zich permanente magneetjes, die omgeven zijn door spoeltjes, de arbeidsspoelen, die vast gemonteerd zijn op de platine. Een van de arbeidsspoelen bevat een aparte stuurspoel. De spoeltjes zijn op hun beurt weer omgeven door weekijzeren conussen, die verbonden zijn met de benen van de stemvork.

2. De stroomonderbreking wordt geregeld door een transistor, die de mechanische contactpunten vervangt. In samenhang met de stuurspoel verzorgt de transistor een variabel magnetisch veld, dat de benen van de vork in een permanente trilling van 360 Hz houdt. De elektro-dynamische amplitude stabilisatie houdt de uitslag van de benen constant.

De functie van de spoelen is drieledig:

zij zetten elektrische stroom om in mechanische beweging
zij stellen het elektronisch systeem in staat de amplitude van de benen te registreren
zij bepalen wanneer in de aandrijvingscyclus de elektro-magnetische puls beschikbaar komt

De dimensies van de spoelen zijn spectaculair: elke spoel heeft een lengte van 4 mm en een diameter van 3 mm, en is opgebouwd uit 8100 windingen van geïsoleerd koperdraad met een diameter van 0,015 mm; dit betekent 80 meter draad per spoel!

3. De lineaire beweging van de stemvorkbenen wordt mechanisch omgezet in een draaiende beweging door een aandrijfpal, die gemonteerd is op een van de benen. Deze aandrijfpal brengt, in samenspel met een op een verstelbaar plateau gemonteerde sperpal, een palrad in draaiende beweging. Beide pallen zijn aan het eind voorzien van steentjes.

Ook hier zijn de dimensies ongelofelijk klein: de diameter van het palrad bedraagt 2,4 mm en bevat 300 tanden; de steentjes op de pallen hebben een oppervlak van 0,18 mm² en zijn 0,06 mm dik. Het palrad draait per jaar 38 miljoen keer rond, en de aandrijfpal duwt 11 miljard keer een tandje voort...

Bespreking

Stemvorkhorloges zijn inherent veel nauwkeuriger dan mechanische horloges met een veer als aandrijving en een balans als regelorgaan; een aantal belangrijke foutbronnen zijn geëlimineerd.

Het mechanische aandrijfwerk ontbreekt, met daarbij alle slijtage-effecten en krachtsverliezen die daarin kunnen optreden.
Mechanisch rest alleen de aandrijving van het wijzerwerk, waarop slechts een zeer geringe kracht hoeft overgebracht te worden; derhalve is de wrijving in de tappen van het wijzerraderwerk veel geringer, en is de rol van (verouderende) olie veel minder belangrijk.
De frequentie van de stemvork ligt een factor 60 tot 90 hoger dan die van een balans; het regelorgaan is daarom veel minder gevoelig voor inwerkende bewegingen van buitenaf.
De stemvork hoeft voor zijn bewegingen niet gelagerd te zijn.
De stemvork is vervaardigd van temperatuurbestendig materiaal (NiSpan-C, een speciale nikkellegering) en simpeler van vorm dan een balans met zijn diverse componenten; derhalve minder gevoelig voor temperatuursinvloeden.
De stemvorkbenen en de stemvorkbasis zijn door hun bijzondere vorm minder gevoelig voor positieveranderingen; slechts in 2 posities (benen up en benen down), vergeleken met de 5 posities van een balans.
De ESA-variant, die later in Zwitserland (in licentie) werd vervaardigd, had een andere vorm van de stemvork, waardoor positieverschillen tot nul werden gereduceerd. Ook was de aandrijfpal lager op het been gemonteerd, waardoor bij schokken minder tanden van het palrad werden “overgeslagen”.

✉ dehaas@klokjesluider.nl
☎ 06 4381 7181