フュージー (fusee)

以下の文書は次の一部分の翻訳です。使用している絵も英語版の Wikipedia の絵から作ったものです。

フュージーとはゼンマイ式の時計に使用された装置で、ゼンマイの駆動力を一定にするためのもので、仕組みとしては非常に面白い装置です。振り子時計にはこれは必要でなくなり、懐中時計のみに使用され続けます。しかしこれも徐々に使用されなくなり、そのうち姿を消しますが、海洋クロノメーターには使用され続けていました。この使用も 1970 年頃には姿を消すことになります。

フュージーとは、アンチークなゼンマイ式の懐中時計や、時計で使用され、円錐の形をしたプーリーであり、これにラセンの溝が付いており、ここに紐やチェーンが巻かれ、紐やチェーンはゼンマイのバレル (回転円筒) に結びつけられていた。フュージーは 15 世紀から 20 世紀初頭に使用され、計時機能を改良するために、ゼンマイが巻き戻るにつれ、引く力が弱くなることを補正したのである。

機械学におけるどのような問題も、(フュージーのように) 単純に完全に解かれたことはないであろう。-- G.Baillie (1929)

訳注

pulley の意味は「滑車、ベルト車」の訳がありますが、あまり適切とは思えないのでカナ表記しました。

フュージーの起源は知られていない。多くの文献では、1525 年にプラハの Jacob Zech が発明したとしているが、これは間違いで、フュージーは 15 世紀に最初のゼンマイで駆動する時計と共に登場している。アイデアは恐らく時計を起源としていない。何故ならば、最も初期の実例が 1405 年の軍事写本に登場するクロスボウの巻き上げ機だからである。 15 世紀のフィリッポ・ブルネレスキやレオナルド・ダ・ヴィンチの絵にフュージーが登場する。現存する最も古い時計でフュージーが付いたものは、また最も古いゼンマイ時計でもあり、ブルゴーニュ時計 (Burgunderuhr, Burgundy clock) と呼ばれる室内時計で、これの図像研究から、これは 1430 年ぐらいにフィリップ3世 (ブルゴーニュ公) のために作られたと思われ、現在は「ゲルマン国立博物館」にある。制作年がはっきりしているフュージー時計は 1525 年に Zech によって作られたものである。フュージー (fusee) はフランス語の fusée 及び後期ラテン語の fusata から来ており、「糸を一杯巻きつけたスピンドル (紡錘、spindle)」の意味である。

訳注

英語の Burgundy (バーガンディ、地名) はフランス語で Bourgogn (ブルコーニュ)、ドイツ語で Burgund (ブルグント) となります。ブルコーニュ時計はドイツのゲルマン国立博物館で保存されているためドイツ語の Burgunderuhr (ブルグント時計, uhr = 時計) を使用しないといけないのですが、そうすると文章の意味が不明となり、ブルコーニュ時計としました。英語版の Wikipedia では全部「バーガンディ」で統一しており、「ブルゴーニュ公」を「バーガンディ公」とし、時計の名前を Burgunderuhr と呼び、かっこ書きでバーガンディ時計としています。

ゼンマイは円筒状の容器、バレルの中の軸の周りに渦巻いている。ゼンマイの力がバレルを回転する。フュージー時計ではバレルはチェーンを引っ張ることでフュージーを回転し、フュージーは時計の歯車を回転する。

フュージーの歯車は、機械装置の歯車の列、通常は中央歯車を駆動する。フュージーと歯車の間にはラチェット (これは見えない、フュージーの内部) があり、巻き上げている間に、時計の歯車の列を逆方向に回転することを防止する。質の高い懐中時計や後期の多くのフュージーには、「動力維持ゼンマイ」(maintaining power spring) も付いており、これにより、巻き上げている間に機械装置を動かし続ける一時的な動力を提供した。この型式のフュージーを「動作フュージー」 (going fusee) と呼ぶ。通常はフュージーの円錐の底に惑星的な歯車機構 (周転歯車) が回転力を逆方向、つまり巻き上げ方向に変えて、巻き上げている最中にも懐中時計や時計を動かし続けた。

大半のフュージー時計には、巻き上げ防止機構が付いており、ゼンマイとフュージーを巻き上げすぎて、チェーンが破壊されることを防止した。巻き上げられると、フュージーのチェーンはフュージーの上端まで上昇する。上端に到達すると、レバーを押し、これにより金属の歯がフュージーの端から飛び出ている出っ張りの通り道に移動する。フュージーが回転すると出っ張りは歯を捉え、これ以上巻き上げることを防止する。

ゼンマイは 15 世紀に始めて時計の動力を与えるために使用され、これにより時計がより小さく、持ち運びが可能となった。ゼンマイで動く初期の時計は重りを動力とする時計ほど正確ではなかった。紐の先についた重りは、時計の歯車に一定の力を及ぼすが、ゼンマイが及ぼす力はゼンマイが巻き戻されると減少する。従って、ゼンマイで駆動する時計はゼンマイが巻き戻されると遅くなった。この問題は等時性の欠如と呼ばれた。

初期のゼンマイ時計ではこの問題を解決するために 2 つの方法が登場した、一つがスタックフィード (stackfeed) でもう一つがフュージーであった。スタックフィードは、原始的なカム補正器で、摩擦を大きくしたが、一世紀もたたないうちに、見捨てられた。フュージーの方がもっと長続きする考えであった。機械装置が動くにつれ、先細のフュージーの形がゼンマイからのけん引力の機械的利点を変化させ、減少するゼンマイの力を補正した。時計職人には明らかに経験的にフュージーの正確な形を発見している。これは単純な円錐ではなく双曲面である。最初のフュージーは長くて細かったが、後のものはずんぐりとコンパクトになった。フュージーはゼンマイからの一定の力を引き出すための標準的な方法となり、 17 世紀にはゼンマイ時計や懐中時計の大半で使用された。

当初はフュージーの紐はガット(gut, 動物の腸から作った丈夫な紐) や、時にはワイヤーが使用された。 1650 年頃に、チェーンが使用しされるようになった。こちらの方が長持ちであった。ジュネーブの Gruet が 1664 年に導入したと広く信じられているが、フュージー・チェーンが最初に言及されているのは 1540 年頃である。紐を使用するようにデザインされたフュージーは、溝によって区別がつき、これは丸い断面をしている。一方、チェーンを使用するようにデザインされたものでは、断面が四角である。

1726 年頃、ジョン・ハリソンは「動力維持ゼンマイ」をフュージーに付け加え、 (ゼンマイを) 巻き上げている最中にも海洋時計を動かし続けた。そして、これが一般に採用された。

フュージーは良好なゼンマイの補整器であるが、高価で、調整することが難しく、そしてそれ以外にも不利な点があった。

等時性はゼンマイ時計の 500 年の歴史を通じて、深刻な問題として認識されていた。多くの部品が次第に改良され、この問題が軽減したが、終にはフュージーは大半の時計で必要性がなくなった。

17 世紀における振り子とヒゲゼンマイの発明により、計時要素が調和振動子となり、自然なチクタクが変動に抗性を持ち、時計や懐中時計に、より等時性を与えることになった。 1670 年に発明されたアンカー・エスケープメントを持つ振り子時計は駆動力から十分に独立しており、フュージーはほとんど使用されなかった。

懐中時計では、フュージーが必要とされるバージ・エスケープメントは、ゼンマイの力に影響されにくいエスケープメントに次第に置き換えられた。 1760 年に Jean-Antoine Lépine はフュージーを無くし、懐中時計の歯車の列を直接に駆動する「動作バレル」 (going barrel) を発明した。これには非常に長いゼンマイがあり、このうち、数回転が懐中時計の駆動力に使用された。これにより、ゼンマイの「トルク曲線」の部分のみが使用された。「トルク曲線」ではトルクがほぼ一定なのである。 1780 年代には、より薄い懐中時計を追及して、フランスの時計職人は、「動作バレル」とシリンダー・エスケープメントを採用した。 1850 年までにスイスとアメリカの時計産業は、もっぱら「動作バレル」を使用し、これに加え、ヒゲゼンマイが等時的となるような新しい補正方法を利用した。英国のみが、およそ 1900 年頃まで、かさばる完全なフュージー懐中時計を作り続けた。このあとは、海洋クロノメータ―のみにフュージーが使用された。これは、より高精度であることが要求されたからである。しかし、これも 1970 年代には衰退した。