Fusee (relojería)

Un caracol (del francés fusée , alambre enrollado alrededor de un huso) es una polea cónica con una ranura helicoidal alrededor, enrollada con un cordón o cadena unida al resorte principal de los relojes mecánicos antiguos . Se utilizó desde el siglo XV hasta principios del siglo XX para mejorar el cronometraje al igualar la tracción desigual del resorte principal a medida que se deslizaba hacia abajo. Gawaine Baillie afirmó sobre el caracol: "Quizás ningún problema en mecánica haya sido resuelto de manera tan simple y tan perfecta". ^[1]

El origen del caracol no se conoce. Muchas fuentes atribuyen erróneamente al relojero Jacob Zech de Praga su invención alrededor de 1525. ^{[2] [3] [4]} El reloj de caracol más antiguo datado con certeza fue fabricado por Zech en 1525, pero el caracol en realidad apareció antes, con los primeros relojes accionados por resorte en el siglo XV. ^{[1] [5]} La idea probablemente no se originó con los relojeros, ya que el ejemplo más antiguo conocido se encuentra en un molinete de ballesta que se muestra en un manuscrito militar de 1405. ^[1] Los dibujos del siglo XV de Filippo Brunelleschi ^[6] y Leonardo da Vinci ^[7] muestran caracoles. El reloj más antiguo existente con caracol, también el reloj accionado por resorte, es el Burgunderuhr (reloj de Borgoña), un reloj de cámara cuya iconografía sugiere que fue fabricado para Felipe el Bueno , duque de Borgoña, alrededor de 1430, y se conserva en el Germanisches Nationalmuseum . ^{[1] [5]} La palabra fusee proviene del francés fusée y del latín tardío fusata , 'huso lleno de hilo'.

Los primeros relojes accionados por resorte se utilizaron en el siglo XV para hacerlos más pequeños y portátiles. ^{[1] [5]} Estos primeros relojes accionados por resorte eran mucho menos precisos que los relojes accionados por pesas. A diferencia de una pesa en una cuerda, que ejerce una fuerza constante para hacer girar las ruedas del reloj, la fuerza que ejerce un resorte disminuye a medida que el resorte se desenrolla. El primitivo mecanismo de cronometraje de verge y foliot , utilizado en todos los primeros relojes, era sensible a los cambios en la fuerza de accionamiento. Por lo tanto, los primeros relojes accionados por resorte se ralentizaban durante su período de funcionamiento a medida que el resorte principal se desenrollaba, lo que provocaba una medición del tiempo inexacta. Este problema se llama falta de isocronismo .

Dos soluciones a este problema aparecieron con los primeros relojes accionados por resorte: el de muelles y el de caracol. ^[1] El de muelles, un compensador de leva rudimentario , añadía mucha fricción y fue abandonado después de menos de un siglo. ^[8] El de caracol fue una idea mucho más duradera. A medida que el movimiento funcionaba, la forma cónica de la polea del de caracol cambiaba continuamente la ventaja mecánica de la tracción del resorte principal, compensando la fuerza decreciente del resorte. Los relojeros aparentemente descubrieron empíricamente la forma correcta del de caracol, que no es un simple cono sino un hiperboloide . ^[9] Los primeros de caracol eran largos y delgados, pero los posteriores tienen una forma más compacta y rechoncha. Los de caracol se convirtieron en el método estándar para obtener fuerza constante de un resorte principal, utilizado en la mayoría de los relojes de cuerda de resorte y relojes cuando aparecieron en el siglo XVII.

Al principio, la cuerda de la fuseta estaba hecha de tripa o, a veces, de alambre. Alrededor de 1650 comenzaron a usarse cadenas, que duraban más. ^[6] Se le atribuye ampliamente a Gruet de Ginebra su introducción en 1664, ^[2] aunque la primera referencia a una cadena de fuseta es alrededor de 1540. ^[6] Las fusetas diseñadas para usar con cuerdas se pueden distinguir por sus ranuras, que tienen una sección transversal circular, mientras que las diseñadas para cadenas tienen ranuras de forma rectangular.

Alrededor de 1726, John Harrison agregó el resorte de mantenimiento de potencia al caracol para mantener los cronómetros marinos en funcionamiento durante el bobinado, y esto fue adoptado generalmente.

El resorte principal está enrollado alrededor de un eje fijo ( árbol ), dentro de una caja cilíndrica, el barrilete . La fuerza del resorte hace girar el barrilete. En un reloj de caracol, el barrilete hace girar el caracol tirando de la cadena, y el caracol hace girar los engranajes del reloj.

1. Cuando se da cuerda al resorte principal (Fig. 1), toda la cadena se enrolla alrededor de la pipa de abajo a arriba, y el extremo que va al barrilete sale del extremo superior angosto de la pipa. De modo que la fuerte tracción del resorte principal se aplica al extremo pequeño de la pipa, y el par de torsión en la pipa se reduce por el pequeño brazo de palanca del radio de la pipa.
2. A medida que el reloj avanza, la cadena se desenrolla desde el caracol de arriba hacia abajo y se enrolla en el barrilete.
3. A medida que el resorte principal se va agotando (Fig. 2), una mayor parte de la cadena se enrolla en el cañón y la cadena que va hacia el cañón se desprende de las ranuras inferiores anchas del caracol. Entonces, la fuerza de tracción debilitada del resorte principal se aplica al radio más grande de la parte inferior del caracol. El mayor momento de giro proporcionado por el radio más grande en el caracol compensa la fuerza más débil del resorte, manteniendo constante el par de torsión de accionamiento.
4. Para volver a dar cuerda al reloj, se coloca una llave en el eje cuadrado saliente (mandril de cuerda) de la tubuladura y se gira la tubuladura. Al tirar de la tubuladura, la cadena se desenrolla del barrilete y vuelve a colocarse en la tubuladura, lo que hace girar el barrilete y da cuerda al resorte real. La presencia de la tubuladura significa que la fuerza necesaria para dar cuerda al resorte real es constante; no aumenta a medida que el resorte real se tensa.

El engranaje del caracol acciona el tren de ruedas del movimiento , normalmente la rueda central. Hay un trinquete entre el caracol y su engranaje (no visible, dentro del caracol) que evita que el caracol gire el tren de ruedas del reloj hacia atrás mientras se le da cuerda. En los relojes de calidad y en muchos movimientos de caracol posteriores también hay un resorte de mantenimiento de la potencia , para proporcionar una fuerza temporal para mantener el movimiento en marcha mientras se le da cuerda. Este tipo se llama caracol en marcha . Por lo general, es un mecanismo de engranaje planetario ( engranaje epicicloidal ) en la base del "cono" del caracol que luego proporciona potencia de giro en la dirección opuesta a la dirección de "cableado", manteniendo así el reloj en funcionamiento durante el cuerda.

La mayoría de los relojes de pulsera incluyen un mecanismo de "parada de cuerda" para evitar que el resorte principal y la tubuladura se enrollen demasiado, lo que podría romper la cadena. A medida que se enrolla, la cadena de la tubuladura sube hacia la parte superior de la tubuladura. Cuando llega a la parte superior, presiona contra una palanca, que mueve una cuchilla de metal en la trayectoria de una proyección que sobresale del borde de la tubuladura. A medida que la tubuladura gira, la proyección se engancha en la cuchilla, lo que evita que se siga enrollando. ^[11]

El caracol normal sólo puede enrollarse en una dirección. Se desarrollaron caracoles "borrachos", pero rara vez se utilizaron, para permitir que el caracol se enrollara en cualquier dirección. ^[12] John Arnold los utilizó sin éxito en algunos cronómetros marinos . ^[13]

El caracol era un buen compensador de resorte principal, pero también era caro, difícil de ajustar y tenía otras desventajas:

• Era voluminoso y alto, y hacía que los relojes de bolsillo tuvieran un grosor poco habitual. ^[14]
• Si el resorte real se rompía y había que reemplazarlo, algo que ocurría con frecuencia con los primeros resortes reales, era necesario reajustar el caracol al nuevo resorte.
• Si la cadena del caracol se rompía, la fuerza del resorte real hacía que el extremo se moviera hacia el interior del reloj, causando daños.

A lo largo de los 500 años de historia de los relojes con mecanismo de resorte, se reconoció que lograr la isocronía era un problema grave. Muchas piezas se mejoraron gradualmente para aumentar la isocronía y, con el tiempo, el caracol se volvió innecesario en la mayoría de los relojes.

La invención del péndulo y del espiral a mediados del siglo XVII hizo que los relojes fueran mucho más isócronos, al convertir el elemento de medición del tiempo en un oscilador armónico , con un "ritmo" natural resistente al cambio. El reloj de péndulo con escape de áncora , inventado en 1670, era lo suficientemente independiente de la fuerza motriz como para que solo unos pocos tuvieran caracoles. ^[15]

En los relojes de bolsillo , el escape de verge , que requería un caracol, fue reemplazado gradualmente por escapes que eran menos sensibles a los cambios en la fuerza del resorte principal: el escape de cilindro y más tarde el escape de áncora . En 1760, Jean-Antoine Lépine prescindió del caracol e inventó un barrilete móvil para impulsar directamente el tren de engranajes del reloj. Este contenía un resorte principal muy largo, del cual solo se usaban unas pocas vueltas para impulsar el reloj. En consecuencia, solo se usaba una parte de la "curva de torsión" del resorte principal, donde el par era aproximadamente constante. En la década de 1780, en busca de relojes más delgados, los relojeros franceses adoptaron el barrilete móvil con el escape de cilindro. En 1850, las industrias relojeras suiza y estadounidense empleaban exclusivamente el barrilete móvil, con la ayuda de nuevos métodos de ajuste del resorte de volante para que fuera isócrono. Inglaterra continuó fabricando los relojes de caracol de placa completa más voluminosos hasta aproximadamente 1900. ^[16] Eran modelos económicos que se vendían a las clases bajas y se los llamaba despectivamente "nabos". Después de esto, el único uso restante para el caracol fue en los cronómetros marinos , donde se necesitaba la máxima precisión y el volumen era una desventaja menor, hasta que se volvieron obsoletos en la década de 1970.

• Dohrn-van Rossum, Gerhard (1997). Historia de la hora: relojes y órdenes temporales modernos. Univ. de Chicago Press. ISBN 0-226-15510-2., pág. 121
• Milham, Willis I. (1945). El tiempo y los cronometradores . Nueva York: MacMillan. ISBN 0-7808-0008-7.
• White, Lynn Jr. (1966). Tecnología medieval y cambio social. Nueva York: Oxford Univ. Press. ISBN 0-19-500266-0., pág. 127-128
• Glasgow, David (1885). Fabricación de relojes. Londres: Cassel & Co., pág. 63., pág. 63-69

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