Allt du behöver veta om klockbalansfjädern: funktion, ursprung och material

Balansfjädern är en viktig komponent i ett mekaniskt urverk. I kombination med balanshjulet fungerar balansfjädern som ett reglerande organ. Den fungerar som en fjäder för balanshjulet och återför det till sitt startläge vid varje svängning. Med andra ord håller balansfjädern tiden. Mer specifikt komprimeras balansfjädern för att balansera den applicerade kraften och expanderar sedan för att återföra balanshjulet till sitt startläge. Den tillåter därför automatisk klocka för att ha verklig precision. Spiralen, tillsammans med balanshjulet, utgör det som kallas resonatorn i det mekaniska uret, vilken ansvarar för att fixera en oscillationsfrekvens på det mest stabila sättet.  

• Fysiskt sett är balansfjädern en liten fjäder lindad i en horisontell spiral, därav namnet. Balansfjädern är extremt tunn; för att ge dig en uppfattning är den tunnare än ett mänskligt hårstrå, mindre än 0,03 mm tjock och väger mindre än 2 mg. Balansfjädrar är ofta gjorda av stål, men vissa klockor är utrustade med balansfjädrar av silikon. Balansfjädern är en viktig del av klockan och en av de mest komplicerade att designa på grund av dess tunnhet, ömtålighet och längd. 
• När den väl är monterad med ett balanshjul roterar balansfjädern i en riktning och sedan i den andra, vilket innebär att den oscillerar runt sitt jämviktsläge. Om balansfjädern gör detta regelbundet producerar den ett återkommande fenomen och blir en grund för räkning, som kugghjulen sedan omvandlar till sekunder, minuter eller timmar. Balansfjädern tar emot den energi som produceras i klockan och kalibrerar den så att denna energi omvandlas till information.

Urspiralens ursprung

Spiralen uppfanns under antiken. Denna typ av fjäder användes till exempel för att fästa fibulor, säkerhetsnålarnas förfader. Den finns också i medeltida lås och användes senare för att driva mekanismerna i balansfjädrar.

Dess användning som klockregulator går tillbaka till 1600-talet. Tre män, inklusive två välrenommerade vetenskapsmän, bestred den första tillämpningen: Abbé de Hautefeuille, Christian Huygens och Robert Hooke. Omkring 1675 uppfann den holländska fysikern, matematikern och astronomen Christian Huygens användningen av en spiralfjäder i kombination med ett svänghjul för att reglera klockor. Huygens presenterade sitt första ur med spiralfjäder i "Journal des Savans" och anförtrodde dess produktion till Isaac Thuret, en av de bästa urmakarna i Paris. Men när han försökte registrera sin upptäckt hos parlamentet motsatte sig Abbé Hautefeuille det och förklarade att han redan hade tänkt på idén. Samtidigt lade engelsmannen Robert Hooke, också astronom och matematiker, fram ett identiskt förslag för användningen av spiralfjädern som klockregulator. Han utmanade sedan Huygens att göra anspråk på upphovsrätten till denna uppfinning.

En balansfjäder för en klocka som väcker debatt: balansfjäder i metall eller silikon?

Balansfjädern är en komplex komponent, svår att tillverka, och få företag producerar dem. För att den ska fungera korrekt måste balansfjädern behålla sin form. Men med tanke på de ihållande svängningar den utsätts för är det inte lätt att konsekvent återgå till samma form. Som tidigare nämnts är balansfjädern tillverkad av metall. Detta material är känsligt för magnetism och temperaturvariationer, vilket förändrar fjäderns form. Värme expanderar metallen, medan kyla drar ihop den. För att balansfjädern ska behålla sin ursprungliga form och svänga med samma frekvens måste den därför motstå oxidation, magnetism och temperaturfluktuationer. Detta kräver att balansfjädern är tillräckligt elastisk och flexibel för att deformeras och återgå till sin ursprungliga form.När den inte återfår sin form bearbetar urmakare metallen i detta pjäs och skär till den för att återställa dess ursprungliga form. 

För att åtgärda detta problem ersätts metallen i balansfjädern gradvis av kisel, en viktig komponent i glas och även i sand. En balansfjäder i kisel har den unika egenskapen att den alltid behåller sin form. Till skillnad från en balansfjäder i metall gjuts och tillverkas en balansfjäder i kisel till rätt form från början. Medan metall kan bearbetas och skäras för att justera fjäderns form, kan kisel inte bearbetas eftersom det går sönder. En balansfjäder i kisel är mindre känslig för värme och därför mer exakt, och den magnetiseras inte. Balansfjädern i kisel användes första gången inom klocktillverkning 2001, när urmakaren Ludwig Oechslin samarbetade med varumärket Ulysse Nardin. Forskningen krävde finansiering, och tre företag beslutade att finansiera den: Patek Philippe, Swatch Group och Rolex. Ett patent på användningen av balansfjädern i kisel och resultaten lämnades in av dessa grupper. De var de enda som hade tillstånd att utnyttja dem. Dessa kiselrelaterade patent kommer att bli allmän egendom 2022. Under de närmaste åren kommer vi därför att bevittna populariseringen av balansfjädern i kisel i mekaniska klockor.

Urmakeriets värld utvecklas över åren i takt med tekniska framsteg. Balansfjädern är ett exempel som återigen visar hur långtgående innovation fortfarande är möjlig genom att kombinera expertis, tradition och teknik, vilket ibland utlöser debatt, särskilt i skärningspunkten mellan urmakeri och ny teknik.