Allt du behöver veta om klockans spiral: funktion, ursprung och material

Spiralfjädern är en viktig del i ett mekaniskt urverk. Spiralfjädern fungerar som reglerorgan när den kombineras med balanshjulet. Den fungerar som en fjäder för balanshjulet och ser till att balanshjulet återförs till utgångsläget vid varje svängning. Med andra ord används spiralfjädern för att hålla takten. Mer detaljerat sett komprimeras spiralfjädern för att balansera den kraft som överförs, varefter den expanderar för att återföra balanshjulet till utgångsläget. Den gör det alltså möjligt för den automatiska klockan att uppnå verklig precision. Spiralfjädern utgör tillsammans med balanshjulet det som kallas resonatorn i den mekaniska klockan, vilken har till uppgift att fastställa en svängningsfrekvens på ett så stabilt sätt som möjligt.

• Fysiskt sett är spiralfjädern en liten fjäder som är lindad i en spiral i horisontalplanet, därav namnet. Spiralfjädern är extremt tunn; för att ge er en uppfattning är den tunnare än ett hårstrå, med en tjocklek på mindre än 0,03 mm och en vikt på mindre än 2 mg. Spiralfjädern är ofta tillverkad av stål, men vissa klockor är utrustade med spiralfjädrar av kisel. Spiralfjädern är en viktig komponent i klockan och en av de mest komplicerade att konstruera på grund av dess tunnhet, ömtålighet och längd.
• När spiralfjädern är monterad på balanshjulet roterar den först åt ett håll och sedan åt det andra, det vill säga den svänger kring sitt jämviktsläge. Om spiralfjädern gör detta med jämnhet skapas ett återkommande fenomen som blir en räknegrund som kugghjulen omvandlar till sekunder, minuter eller timmar. Spiralfjädern tar emot den energi som alstras inuti klockan och omvandlar den så att denna energi blir till information.

Spiralfjäderns ursprung

Spiralfjädern uppfanns redan under antiken. Denna fjäderform användes till exempel för att stänga fibulor, föregångarna till säkerhetsnålar. Den återfinns även i medeltida lås och senare för att driva mekanismerna i klockor med spiralfjäder.

Dess användning som reglerorgan i klockor går tillbaka till 1600-talet. Tre män, däribland två framstående vetenskapsmän, tävlade om att vara först med tillämpningen: abbé de Hautefeuille, Christian Huygens och Robert Hooke. Omkring 1675 uppfann den nederländske fysikern, matematikern och astronomen Christian Huygens användningen av en spiralformad fjäder i kombination med ett tröghetshjul för att reglera klockor. Huygens presenterade sin första klocka med spiralfjäder i ”Journal des Savans” och anförtrodde tillverkningen åt Isaac Thuret, en av de främsta urmakarna i Paris. När han emellertid vill registrera sin upptäckt hos parlamentet motsätter sig abbé Hautefeuille detta och förklarar att han redan tidigare hade tänkt på detta. Den engelske Robert Hooke, som också var astronom och matematiker, lade å sin sida fram ett identiskt förslag om att använda spiralfjädern som urregulator. Han ställde sig då i opposition till Huygens för att hävda upphovsrätten till denna uppfinning.

En urfjäder som väcker debatt: metallfjäder eller kisel-fjäder?

Urfjädern är en komplex komponent som är svår att tillverka, och endast ett fåtal företag tillverkar den. För att fungera korrekt måste spiralfjädern behålla sin form. Men med den höga svängningsfrekvensen den utsätts för är det inte självklart att den alltid återfår samma form. Som nämnts tidigare består spiralfjädern av metall. Detta material är dock känsligt för magnetism och temperaturvariationer, vilket gör att spiralfjäderns form förändras. Värme får nämligen metallen att expandera, medan kyla får den att krympa. För att spiralen ska behålla sin ursprungliga form och kunna svänga med samma frekvens måste den därför vara motståndskraftig mot oxidation, magnetism och temperaturvariationer. Detta kräver att spiralen är elastisk och smidig så att den kan deformeras och återfå sin form. När spiralen inte lyckas återfå sin form bearbetar urmakarna metallen i denna del och skär i den för att återställa dess ursprungliga form.

För att lösa detta problem ersätts spiralfjäderns metall med tiden med kisel, en viktig beståndsdel i glas som även finns i sand. En spiralfjäder av kisel har egenskapen att alltid behålla sin form. Till skillnad från en metallspiral formas och tillverkas kiselspiralen i rätt form redan från början. Medan metallen kan bearbetas och skäras till för att justera spiralens form, kan kisel inte bearbetas eftersom det går sönder. En spiral av kisel är mindre värmekänslig och därmed mer precis, och den magnetiseras inte. Kiselspiralen användes för första gången inom urmakeri år 2001, och för detta samarbetade urmakaren Ludwig Oechslin med varumärket Ulysse Nardin. Forskningen behövde finansiering och tre företag beslutade sig för att finansiera den: Patek Philippe, Swatch Group och Rolex. Ett patent på användningen av kiselspiralen och resultaten registrerades av dessa koncerner. De var de enda som hade rätt att utnyttja dem. Dessa kiselrelaterade patent kommer att övergå till allmän egendom år 2022. Under de kommande åren kommer vi därför att få se en ökad användning av kiselspiralen i mekaniska klockor.

Klockvärlden utvecklas i takt med åren och de tekniska framstegen. Spiralen är ett exempel som än en gång visar hur mycket utveckling som fortfarande är möjlig genom att förena hantverksskicklighet, tradition och teknik, vilket ibland ger upphov till debatt, särskilt i gränslandet mellan urmakeri och ny teknik.