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| バージ・エスケープメントと バランス・ホイール, 初期の 懐中時計 | バージとフォリオット・エスケープメント, ド・ヴィック塔時計, アンリ・ド・ヴィック (Henri de Vick) が 1379 年にパリに建造 |
以下の文書は次の翻訳です。
Verge escapement - Wikipedia (バージ・エスケープメント)
翻訳しにくい用語をまとめます。
| clock | 時計 (タレット・クロック (塔時計) など) |
| watch | 懐中時計, 腕時計 |
原語とかけ離れた訳語は誤訳しそうなので、原語のカナ表記にとどめたものがある:
バージ (verge) エスケープメント (あるいはクラウン・ホイール (crown wheel, 冠歯車) エスケープメント) は機械式エスケープメント (escapement, 脱進機) の最も初期の既知の形式である。 エスケープメント (escapement, 脱進機) とは機械式時計のメカニズムで、 一定間隔での歯車列 (gear train) の前進を可能にして、速度を制御するものである。 バージ・エスケープメントは 13 世紀末から 19 世紀中頃まで、 時計 (clocks) と懐中時計 (pocket watches) で使用された。 バージ (verge) の名称は棒 (stick or rod) を表すラテン語 (latin) の virga に由来する。
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| バージ・エスケープメントと バランス・ホイール, 初期の 懐中時計 | バージとフォリオット・エスケープメント, ド・ヴィック塔時計, アンリ・ド・ヴィック (Henri de Vick) が 1379 年にパリに建造 |
この発明は技術史に重要である、というのは、これは全機械式時計を可能にしたからであった。 これは連続な行程 ―― 例えば水時計の液体の流れ ―― から、 反復する振幅行程 ―― 例えば振り子の振幅 ―― に、時間計測をシフトしたからで、 後者はもっと正確な可能性があった。 振幅する計時装置が現代の時計全ての時を刻んでいる。
バージ・エスケープメントは 13 世紀ヨーロッパにさかのぼり、 ここで、この発明が最初の全機械式時計の発展につながった。 13 世紀に始まって、大きな塔時計がヨーロッパの町の広場, 大聖堂, そして修道院で 建設された。 これはフォリオット (foliot) ―― 原始的なバランス・ホイール (balance wheele、 テンプ) の一形式 ―― を 駆動するためにバージ・エスケープメント (verge escapement) を使用して、時を刻んだ。 フォリオット (foliot) は両端近くに重りが付いた水平な棒で、バージ (verge) と 呼ばれる垂直な棒に固定され、これが吊り下げられて自由に回転した。 バージ・エスケープメントにより、フォリオットがその垂直軸のまわりで、 前後に振動した。 時計の速度はフォリオットの重りを内部あるいは外部に移動することで調節できた。
バージ・エスケープメントは恐らく鐘 (bell) を鳴らすアラームの仕組みから発展し、 これは何世紀も前に登場した。 ヴィラール・ド・オヌクール (Villard de Honnecourt) が 1237 年にバージ・エスケープメントを発明したとの 憶測があり、天使の像が回転して、その指が太陽を追いかける奇妙な機械のイラストがあったが、 これはエスケープメントではないと意見が一致した。
信じられていることは、13 世紀末のある時にバージ・エスケープメントの メカニズムが塔時計に適用されて、最初の機械式エスケープメント時計が作られたことである。 これらの時計は、当時記述された市民が誇りにする記念オブジェクトであるという事実にもかかわらず、 新しいエスケープメントの最初の使用時は決してわからないかもしれない。 この理由は、この初期の塔時計のどれが機械式で、 どれが水時計であるかを、わずかな記述文書から区別することが困難であることが示されているからである ―― 同じラテン語の horolog (時計) がどちらにも使用された。 元々の機械はどれも変更なしに生き延びていない。 最初の既知の機械式時計は、文献により異なっているが、 これは決定的とみなす写本の証拠に依存しているからである。 一つの候補は 1283 年に建造されたイングランド、 ベッドフォードシャー (Bedfordshire) のダンスターブル修道院の時計 (Dunstable Priory clock) である、 というのは、説明によるとこれは内陣仕切り (rood screen) の上に 設置されているが、この場所は水時計に必要な水の補給が困難であるからである。 別のものに、1335 年ンにイタリアの ミラノ (Milan) の ビスコンティ宮殿 (Palace of the Visconti) で建造された時計がある。 天文学者のロバータス・アングリカス ( Robertus Anglicus) が 1271 年に書いたことによると、 時計職人はエスケープメントを発明しようとしているが、まだ成功していない。 しかしながら、機械式時計は 13 世紀末までには存在していたことが合意されている。
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| バージ・エスケープメントの最も初期の絵の 1 つ。 イタリア, パドヴァ (Padua) の ジョバンニ・デ・ドンディ (Giovanni de Dondi) の天文時計のアストラリウム (Astrarium), 1364 年建設。 これはフォリオットの代わりにバランス・ホイール (頂上の王冠の形)。 エスケープメントはそのすぐ下。 1364 年の彼の時計に関しての論説 Il Tractatus Astrarii から。 |
エスケープメントの最も初期の記述はセント・オールバンズ大聖堂 (Abbey of St. Albans) で 建造した時計に関しての 1327 年の ウォーリングフォードのリチャード (Richard of Wallingford) の写本 Tractatus Horologii Astronomic (天文時計学の論説) の中にあり、 バージ (verge) ではなく、彼が 'strob' エスケープメントと呼ぶ変種である。 これは同じ軸を持つ一対のエスケープ・ホイール (escape wheel) から構成され、 交互の放射状の歯 (radial teeth) があった。 バージ棒 (verge rod) がその間で吊るされ、 ふらついた歯が押して通ると、 短い横木が最初に一方向に、次に別方向に回転した。 他の実例は知られていないが、 このデザインがもっと普通な時計のバージ (verge) に先行した可能性がある。
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| イングランド, ソールズベリー (Salisbury) の ソールズベリー大聖堂の時計 (1386 年?) は最初のバージ時計が どのようなものかを示している。時計の盤面はないが、1 時間ごとに鳴るように建造されている。 このように中世から生き延びたわずかなバージ時計のメカニズムは全て広範囲に変更された。 この実例は、他と同様に、発見時には元々のバージとフォリオットが振り子で置き換えられていた。 右の写真のバージとフォリオットの複製は 1956 年に追加。 | |
機械式時計が存在した最初の 200 年程度の間、 バージ (verge) はフォリオットないしはバランス・ホイール (balance wheel, テンプ) と共に、 機械式時計で使用される唯一のエスケープメントであった。 16 世紀に代替のエスケープメントが登場し始めたが、 バージ (verge) は 350 年間、もっとも使用されたエスケープメントのまゝであったが、 17 世紀中頃に機械学の発展により、振り子、そして後にはアンカー・エスケープメントの採用となった。 時計は貴重であったため、振り子の発明後、多くのバージ時計は もっと精密なこの計時技術を使用するために作り直され、 従って、初期のバージとフォリオットのとてもわずかが、現在まで変更されずに生き延びた。
最初のバージとフォリオットの時計がいかに正確であったのかは議論の余地があり、1 日当たり、 1,2 時間のエラーの評価が言及されている。 もっとも現在の実験で、この建造により示されることは、 デザインと保守に十分注意すれば、1 日当たり数分の精度が達成できることである。 初期のバージ時計は恐らくそれ以前の水時計よりも正確ではなかったが、 貯水槽に水を手作業で汲み上げる必要がなく、冬に凍結することも無く、 革新的技術の見込みがもっとあった。 17 世紀中頃までに、振り子がフォリオットの代わりになった時に、 最良のバージとフォリオットの時計は 1 日あたり 15 分の精度を達成した。
初期のバージとフォリオットの時計全体の不正確さの大半は エスケープメント自身によるのではなく、フォリオット振動子 (oscillator) によっていた。 1656 年頃の時計で、振り子の最初の使用はバージ時計の 精度を 1 日数時間から、数分に突然に向上した。 大半の時計は元々のフォリオットを振り子で置き換えて再建し、 元々のバージとフォリオットの時計を、今日無傷で見つけることが困難になった。 バージ懐中時計 (verge watch) の類似の精度の向上は 1658 年の バランス・スプリング (balance spring、 テンプ (balance wheel) についているヒゲゼンマイ) の導入に引き続いた。
バージ・エスケープメント (verge escapement) はクラウン (crown, 王冠) の ような形の歯車 (wheel) ―― エスケープ・ホイール (escape wheel) と呼ばれる ―― で、 鋸の形をした歯 (tooth) が軸方向に前面に向けて突き出し、 軸が水平に向いていた。 この正面に、垂直な棒があり、2 枚の金属板 (metal plate) ―― 歯止め (pallets) ―― が付き、反対側でエスケープ・ホイール (escape wheel) の歯とかみ合う。 歯止めは並行ではなく、角度が付いて一度に一つのみが歯とかみ合う。 バージの頂上に付属するのは 慣性振動子 (inertial oscillator) で、 これは、バランス・ホイール (balance wheel)、あるいは最も初期の時計ではフォリオット (foliot) と呼び、両端に重りの付いた水平な梁 (beam) であった。 これが時計の計時装置 (timekeeper) である。
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| バージ・エスケープメント、 (c)クラウン・ホイール, (v)バージ、 (p,q) 歯止め | 進行中のバージ・エスケープメント |
時計の歯車がクラウン・ホイール (crown wheel) を回転すると、歯の 1 つが歯止め (pallet) とかみ合って、 これを押す。 これでバージとフォリオット (verge and foliot) を一方向に回転し、 クラウン・ホイール (crown wheel) の反対側で第二の歯止め (pallet) を歯の通り道に回転させ、 最後に (最初の) 歯が歯止め (pallet) の端を滑って外れ、これを開放する。 次にクラウン・ホイール (crown wheel) が短距離を自由に回転し、終に、 クラウン・ホイールの反対側の一つの歯が第二の歯止め (pallet) に接触し、これを押す。 これにより、バージとフォリオットの向きを逆にして、 バージを他の方向に逆回転し、この歯が第二の歯止めを通り過ぎる。 これで周期が繰り返される。 この結果、クラウン・ホイールの回転運動がバージとフォリオットの振幅運動に変換することになる。 バランス・ホイール (balance wheel) の各振幅 (swing) はエスケープ・ホイール (escape wheel) の一個の歯の通過を可能にし、 時計の歯車列 (wheel train) を一定量前進させ、針を一定量前進させる。 フォリオットあるいはバランス・ホイール (balance wheel) の慣性モーメント (moment of inertia) は振動速度 (oscillation rate) を制御し、 時計の速度を決定する。 エスケープ・ホイール (escape wheel) の歯は振幅 (swing) ごとに歯止め (pallet) を押し、 はずみ (impulse) を提供し、これによりフォリオットが摩擦によって失われたエネルギー を補充し、前後振動を継続する。
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| 2 番目のバージ振り子度時計, 振り子時計の発明者の クリスティアーン・ホイヘンス (Christiaan Huygens) による建造, 1673 年。 ホイヘンスは 1 日当たり 10 秒の精度と主張。 振り子時計では, バージ・エスケープメントの向きが 90° 回転し, クラウン・ホイールが上を向く。 |
振り子の後で登場したバージ振り子時計 (図を参照) は 1656 年に 発明され、エスケープメントの向きが 90° 回転して、 バージ棒が水平になり、一方エスケープ・ホイールの軸は垂直となり、バージ棒の下にある。 最初の振り子時計では、振り子は、 バランス・ホイールないしはフォリオットの端ではなく、 バージ棒の端に取り付けられた。 後の振り子時計では、振り子は短い真っすぐな金属リボンのバネにより、時計の 枠から吊り下げられ、 バージ棒の端に取り付けた垂直な腕が振り子棒を取り巻くフォーク (fork) で終了した; 振り子を、旋回バージ棒から直接吊るすことによる摩擦を避けた。 振り子の各振幅 (swing) はエスケープ・ホイール (escape wheel) の歯を開放した。
エスケープ・ホイール (escape wheel) は、エスケープ機能のために、歯の個数は奇数でなければ ならない。偶数では 2 つの反対の歯が同時に歯止め (pallet) に接触し、エスケープメントが詰まる。 歯止め (pallet) の間の通常の角度は 90° から 105° となり、その結果フォリオットないしは振り子の振幅は、 およそ 80° から 100° となる。 フランス人は、もっと等時性になるように振り子の振幅を減らして、 歯止め (pallet) のより大きな角度 ―― 115° 以上に向かう角度 ―― を使用した。 これにより振り子の振幅をおよそ 50° に減らし、反動 (recoil) (以下を参照) を減らしたが、 必要となったことは、バージをクラウン・ホイールのすぐ近くにすることで、これで歯が軸のすぐ近くで歯止め (pallet) に落ち、 初期力 (initial leverage) を減らし、摩擦を増大した。 従って、より軽い振り子が要求された。
初期の発明から予期されるように、バージは広く使用されたエスケープメントで最も不正確である。 次のような問題がある :
バージ・エスケープメントは 400 年間、 事実上全ての時計 (clocks) と懐中時計 (watches) に使用された。 次に 17 世紀に振り子とバランス・スプリング (balance spring、 テンプ (balance wheel) についているヒゲゼンマイ) の導入による精度の増加が エスケープメントにより引き起こされる誤差に焦点を合わせた。 1820 年代までに、バージは、より良好なエスケープメントで取って代わられた。 もっとも、安いバージ懐中時計は 19 世紀を通して製造され続けた。
懐中時計 (pocketwatches) では、不正確な上に、 クラウン・ホイール (crown wheel) の垂直な方向付けと かさばるフュージー (fusee) の必要性から、 バージの機構部分 (movement) が分厚くて、流行遅れになった。 フランスの懐中時計製造業者は 1695 年に発明された、 より薄いシリンダー・エスケープメント (cylinder escapement) を採用した。 英国では最高級懐中時計は 1782 年に 開発された二重エスケープメント (duplex escapement) になったが、 比較的安いバージ・フュージー懐中時計 (verge fusee watches) は 19 世紀中頃まで 製造され続け、この時レバー・エスケープメント (lever escapement) がとって代わった。 これらの後の懐中時計はかさばっていたため、口語的にカブ (turnip) と呼ばれた。
バージは振り子時計 (pendulum clocks) に短期間使用されたのみで、 1660 年に恐らくは ロバート・フック (Robert Hook) により発明された アンカー・エスケープメント (anchor escapement) で 交代され、1680 年に広範囲に使用され始めた。 バージの問題は、これが振り子を 80° から 100° の広い円弧で振幅させることを要求したからであった。 1674 年に クリスティアーン・ホイヘンス (Christiaan Huygens) が示したことは、 広い円弧で振幅する振り子は不正確な計時装置であることで、 この理由は振幅周期は時計機構に提供される駆動力の小さな変化に鋭敏であるからであった。
バージは精度では知られていないが、これは可能である。 最初の成功裏の海洋クロノメーター の H4 と H5 ―― ジョン・ハリソン (John Harrison) により 1759 年と 1760 年に製造 ―― はダイヤモンドの歯止め (pallet) でバージ・エスケープメントを使用した。 試行で、これは 1 日に 1 秒の 1/5 以内までの精度があった。
今日、バージはアンチークもしくはアンチークのレプリカのみで見られる。 多くの元々の棚時計 (original bracket clock, [訳注：振り子時計に記述]) は ビクトリア時代のアンカー・エスケープメントを無効にして、 元々のバージ・エスケープメントを復元している。時計製造家 (clockmakers) は これをバージ再転換 (verge reconversion) と呼んでいる。
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| 初期のバージ・フォリオット時計の現代の復元. 尖った歯のバージ・ホイールが見え, その上に 木製のフォリオット棒と, 吊るされた重り |