機械式時計は、どうやって動く?

ゼンマイ・歯車・動く速さのひみつ

機械式の時計は、巻いたばねの力で動きます。中では、小さな歯車やおもりが協力して働いています。針を動かす力がどこから来て、どうやって時間を知らせるのかを見てみましょう。

1. ゼンマイに力をためる

ゼンマイは、細長い金属でできたばねです。巻いておくと、もとの形にもどろうとする力がたまります。機械式(きかいしき)の時計は、この力を使って動きます。

巻いたゼンマイに力をため、ほどけるときの力を使います。
図1 巻いたゼンマイに力をため、ほどけるときの力を使います。

ばねで動くおもちゃを思い浮かべると、力をためてから動くことを想像しやすくなります。時計では、その力を一度に使い切らず、少しずつ使うしくみになっています。

機械式の時計を動かす力は、巻いたゼンマイから生まれます。

2. 歯車が針へ力を伝える

歯車(はぐるま)は、ふちに小さな歯が並ぶ部品です。歯どうしがかみ合うことで、回る動きを隣の部品へ伝えます。時計の中には、大きさの違う歯車が組み合わされています。

歯車がつながり、ゼンマイの力を針へ伝えます。中のイメージです。
図2 歯車がつながり、ゼンマイの力を針へ伝えます。中のイメージです。

歯車の組み合わせを使い、時を示す針と、分を示す針を違う速さで動かします。歯車があるだけで正しい時刻になるのではなく、回る速さを整えるしくみも必要です。

歯車は、力と回る動きを伝える部品です。

3. 小さなリズムで速さを整える

針が速く回りすぎると、時間が分からなくなります。機械式の時計には、小さなおもりと細いばねなどを使って、リズムをつくるしくみが入っています。

行ったり来たりする動きを目安にして、時計の進み方を整えます。
図3 行ったり来たりする動きを目安にして、時計の進み方を整えます。

この動きに合わせて、ゼンマイの力を少しずつ伝えます。温度や時計の置き方などで、リズムが少し変わることがあります。どのくらい時刻がずれるかは、時計の仕様で確かめます。

力を伝えるだけでなく、動く速さを整える仕事もあります。

4. 手巻きと自動巻きがある

手巻きは、横のつまみを手で回してゼンマイを巻く方法です。自動巻きは、腕の動きで中のおもりを回し、ゼンマイを巻く方法です。どちらも機械式に含まれます。

巻く方法が違っても、ためるのはゼンマイの力です。
図4 巻く方法が違っても、ためるのはゼンマイの力です。

自動巻きの中には、手で巻く機能もあるものがあります。ただし、すべての時計でできるわけではありません。使い始める前に、その時計の巻き方を調べておきましょう。

どの方法でゼンマイを巻く時計なのかを、先に確認します。

5. 力を使い切ると止まる

巻いたゼンマイの力は、時計を動かす間に少しずつ減ります。使い切ると時計は止まります。十分に巻いた状態から動き続ける時間を、パワーリザーブと呼びます。

使わずに置いている間も、動いていれば力を使います。
図5 使わずに置いている間も、動いていれば力を使います。

止まったときは、説明書に沿って力をため、時刻を合わせます。長く使うためには、汗や汚れを拭くことや、必要な点検も大切です。力が残っていることと、部品が良い状態であることは分けて考えます。

機械式は、力をためることと、時計の状態を見ることが大切です。

中の小さな部品が協力するしくみを知ると、針の動きを見る時間も楽しくなります。

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