Vlásek setrvačky

Vlásek, jakožto součást oscilátoru, nebo chcete-li setrvačky, se používá už od druhé poloviny 17. století. Od té doby neprošel co do funkce prakticky žádnou změnou. Mění se materiály, způsoby jeho regulace, ale princip zůstává po staletí stejný.

Setrvačku, tedy samotné srdce hodinového strojku, kde se lineární pohyb mění na kmitavý, vynalezl holandský fyzik Christiaan Huygens roku 1655 a 1675 si ji dal patentovat. Setrvačka nahradila jednodušší mnohem méně přesný lihýř. Nezávisle na něm ji zkonstruoval také anglický vědec, vynálezce a hodinář Robert Hook.

Tvar

Za staletí vývoje hodinových mechanismů prošla setrvačka jen málo změnami. Hodináři experimentovali zejména s tvarováním vlásku s cílem snížit závislost frekvence na rozkmitu, a tudíž na hnací síle. Pružinový pohon se vyznačuje velkými změnami hnací síly během odvíjení pera, které způsobují různě velký rozkmit setrvačky. Pokrokem byl tzv. Breguetův vlásek s posledním závitem vyhnutým nad rovinu spirály a ukotveným blíže středu, který udržuje celkem konstantní frekvenci setrvačky i při změnách rozkmitu.

Materiál

Materiál má minimálně stejně velký vliv na funkci vlásku jako jeho tvar. Musí být pružný, odolný vůči korozi i magnetickým polím, a především musí mít konstantní a předvídatelné vlastnosti za všech okolností. Musí být také schopen odolat mnoha cyklům použití, aniž by došlo k poškození v důsledku únavy kovu. Ocel jako taková je známa již od starověku. Římané ji používali pro výrobu mečů, v Číně byly vysoce kvalitní oceli vyráběny již v roce 400 př. n. l. Následovaly další země, jako jsou Indie a Japonsko, které se stalo během středověku proslulé výrobou kvalitní oceli. V předprůmyslových dobách však šlo spíše o aplikaci získaných pravidel než o pochopení základní chemické metalurgie a její cílevědomé uplatnění vzhledem k požadovaným vlastnostem oceli. Výroba oceli po většinu lidské historie tak byla spíše drobným řemeslným procesem než skutečnou průmyslovou výrobou, která dokáže zajistit předvídatelné vlastnosti materiálu konstantně.

Výroba velkého množství oceli s předvídatelnými vlastnostmi byla pro evropskou průmyslovou revoluci nepostradatelná. Přechod na průmyslovou výrobu se uskutečnil v průběhu 19. století. Pojednou se z produkce relativně malého množství litiny a tvářeného železa, stejně jako malého množství oceli, přešlo k výrobě různých druhů vysoce jakostních ocelí, jak žádal rozvoj železnic, zbrojní výroby a průmyslu celkově. Nerezová ocel byla počátkem minulého století novým trendem, pokrok ilustruje například i výroba plachetnice z nerezové oceli o hmotnosti přes 300 tun v roce 1908.

Vlásek v hodinářství

Dostupnost kvalitní oceli znamenalo i možnost jejího využití v hodinářství. Kromě radikálního zvýšení přesnosti časoměrných zařízení to však přineslo jejich další důležitou vlastnost – mobilitu. Nejstarší známé hodinové mechanismy totiž k pohonu nevyužívaly sílu stlačené pružiny, ale systému závaží na konci navinutého lana. Pohon tedy zajišťovala gravitace táhnoucí závaží dolů. Lineární pohyb závaží se převede na rotační točivý moment, který lze použít k pohonu hodinového mechanismu. Tento systém pohonu je známý přibližně od 12. století našeho letopočtu, ač se zdá nemožné, že by na něj nepřišli už tvůrci starověkých časomír, jako je třeba tajemný mechanismus z Antikythéry (starý několik tisíc let).

Otázka, kdo jako první přemýšlel o použití stočené pružiny jako mechanismu pro pohánění hodin, nebude téměř jistě nikdy zodpovězena. Vynález spirálových pružin předcházel jejich použití v hodinách – mohli je nejdříve použít například zámečníci, pro něž byly pružiny nezbytné při konstrukci zámků. Své využití našly stočené pružiny také v konstrukci střelných zbraní a dalších aplikací. Nejstarší existující hodiny poháněné pružinou, přesněji řečeno pérem, jsou umístěny v Germanisches Nationalmuseum v Norimberku. Ty dostal burgundský vévoda Phillip Good v roce 1430. Jsou však tak složité, že měly určitě předchůdce, a tak samotný původ péra jako pohonu zůstává zastřen. Někteří odborníci se domnívají, že technologie pochází ze severní Itálie.

Vlásek dnes

Výrobců vlásků je v dnešní době na světě po skrovnu. Dlouhá léta, přibližně do roku 2000, jim kralovala společnost Nivarox, patřící do Swatch Group. Nivarox byl téměř výhradním dodavatelem švýcarského hodinářského průmyslu hlavně proto, že zde nebyl žádný jiný výrobce schopný nabídnout srovnatelnou kvalitu za konkurenceschopnou cenu a se stejnou výrobní kapacitou. Na začátku nového milénia se však začali objevovat další producenti, snažící se dominantním postavením Nivaroxu otřást.

Jedním z prvních byl Rolex, jenž je svou snahou o absolutní nezávislost pověstný. Díky tomu, že má jako jediný v branži vlastní slévárny kovů pro výrobu hodinek, měl také k metalurgii nejblíže. Po více než pěti letech výzkumu a vývoje se začaly vyrábět první typicky modré vlásky nazvané Parachrom. Parachrom je slitina niobu a zirkonia s oxidovým povlakem. Název kombinuje „paramagnetický“ a „chrom“ (řecký výraz pro barvu). Jednou z hlavních výhod vlásku Parachrom jsou jeho antimagnetické vlastnosti, a navíc je přesnější při vystavení otřesům ve srovnání s feromagnetickými slitinami.

Výrobní proces

Vlásky jsou dnes nejčastěji vyráběny ze slitin železa a niklu, jako je tomu u Nivaroxu. Jeho pružnost je téměř neovlivněná teplotou. Nivarox je zkratka německého „Nicht Variabel Oxydfest“ (neměnná, neoxidující). Tato slitina je ve stejné kategorii jako slitina Invar vynalezená švýcarským nositelem Nobelovy ceny Charlesem Edouardem Guillaumem.

Vlásky jsou vyráběny pomocí ultrapřesné techniky laminování kovů. Transformace kovového drátu na tenkou pružinu trvá několik dní. Tolerance jsou obvykle pod 0,1 mikronu, protože i nejmenší odchylka pružinového profilu má vliv na přesnost hodinek – změna tloušťky vlásku o jeden mikrometr může vychýlit chod strojku o 30 minut za den. Poté se už plochý polotovar navíjí, aby získal spirálový tvar.

Éra křemíku

Již nějakou dobu způsobuje revoluci v tradičním hodinářství křemík. Vysoce odolný, lehký, antimagnetický, tepelně stabilní a s vynikajícími elastickými vlastnostmi – představuje pro výrobu vlásků výjimečný materiál. Náročná technologie zpracování křemíku je však k dispozici pouze omezenému počtu hodinářských společností.

První křemíkový vlásek byl představen značkou Ulysse Nardin a to díky Sigatec – společnému podniku se společností Mimotec, specialisty na křemíkové mikrokomponenty. Následně značky Rolex, Patek Philippe a skupina Swatch Group spolupracovaly na vývoji se společností CSEM. Patentovaly technologii, která byla na čas příčinou sporu se společností Sigatec.

Rolex představil svůj křemíkový vlásek Syloxi v roce 2014. O rok později se objevil i v manufakturních strojcích sesterské značky Tudor.

Autor: Pavel Hrůza