Miten Seiko Spring Drive toimii?

Mikä Spring Drive oikeastaan on? Kyseessä on radikaalisti erilainen koneistoratkaisu aikaisempaan verrattuna, itse asiassa Spring Drive on suurin muutos kellokoneistoissa sitten kvartsikoneiston julkaisun 1969, kuten kvartsikello tämäkin keksintö on Seikon käsialaa.

Yksinkertaistettuna Spring Drive yhdistää kvartsikoneiston luotettavuuden ja tarkkuuden, mekaanisen koneiston kauneuden kanssa, luoden jotain täysin uutta. Ulkoisesti Spring Drive 9R ja mekaaniset 9S koneistot ovat hyvin samanlaiset. Suurin ero piilee siinä, että 9R koneistosta puuttuu mekaanisista kelloista tuttu liipotin. Liipotin on korvattu Tri-syncro regulaattorilla, joka on Spring Drive koneistojen avaintekijä. Lopputuloksena meillä on koneisto, joka on kauniisti viimeistelty ja lisäksi äärimmäisen tarkkakäyntinen. Bonuksena Spring Drive koneistojen sekuntiosoitin liikkuu täydellisen tasaisesti, ilman mekaanisille ja kvartsikelloille ominaista askeltamista.

Mutta miten?

Aloitetaan Spring Driven mekaanisesta osuudesta. Automaattisissa Spring Drive koneistoissa koneisto saa voimansa vetopainon liikkeestä, joka vetää koneiston jousta – aivan kuten normaalissa automaattikoneistossa. Mukana kuvioissa on toki Seikon “Magic lever” -toiminto, joka mahdollistaa kellon vetämisen molempiin suuntiin. Koneisto siis vetäytyy kevyesti ja tehokkaasti riippumatta vetopainon liikkumissuunnasta. Suurin osa Spring Drive koneistoista ovat automaattisia. Seiko myös valmistaa käsin vedettäviä malleja, tosin paljon pienemmissä määrissä. Käsin vedettävät mallit käytetään pääasiassa kalleimmissa Grand Seiko sekä Credor malleissa, näissä on jopa 8 vuorokauden käyntivara toteutettuna kolmella jousella.

Spring Drive koneistojen jousi on myös hyvin samanlainen kuin normaaleissa Grand Seikon mekaanisissa kelloissa. Materiaalina käytetään Seikon omaa Spron -metalliseosta ja tekniikkaa joka mahdollistaa 9R65 koneistoissa jopa 72 tunnin käyntivaran toteutettuna yhdellä jousella.

Joten, toistaiseksi Spring Drive ei oikeastaan poikkea mitenkään tavallisesta mekaanisesta koneistosta. Ero tuleekin siinä kohdassa, kun päästään tutkimaan tri-syncro regulaattoria (TSR). Tri-syncro regulaattori säätää koneistolle kolmea erilaista energiaa: Kineettistä, sähköistä ja sähkömagneettista. Jotta ymmärrämme miten tämä toimii, joudumme ensin tutkimaan miten perinteinen liipotinratkaisu toimii.

Tavallisessa mekaanisessa kellossa on käyntilaite, jonka tehtävä on rajoittaa rataskoneiston vapaata liikettä. Käyntilaite koostuu kolmesta osasta: käyntirattaasta, joka välittää voiman ankkurille. Ankkurista, jonka tehtävä on muuttaa pyörivä liike edestakaiseksi liikkeeksi ja välittää voima liipottimelle, joka on mekaanisen kellon aikavakio.

Tämä tavanomainen ratkaisu on kuitenkin altis ympäristötekijöille, ja muun muassa kellon asento ja tärinä vaikuttavat koneiston käyntitaajuuteen ja sitä kautta tarkkuuteen.  Samoin jousen virittyneisyys vaikuttaa koneiston tarkkuuteen, kun jousi on kiristynyt äärimmilleen se tuottaa enemmän voimaa ja vastaavasti kun jousen virittyneisyys laskee, voimaa on vähemmän.

Kvartsikelloissa nämä mainitut ympäristötekijät eivät vaikuta samalla tavalla, koneisto saa taajuutensa kvartsikiteestä joka oskiloi tietyllä taajuudella. Taajuuden mukaisesti ajetaan pientä askelmoottoria joka siirtää osoittimia eteenpäin. Voimansa se saa paristosta, joka kykenee syöttämään koneistolle ja askelmoottorille voimaa tasaisesti, kunnes se on käytetty loppuun.

Spring Drivessä nämä kaksi toimintamallit ovat yhdistetty, jolloin saadaan mekaaninen kello, jossa on kvartsikellon tarkkuus. Kaiken keskiössä on tri-syncro regulaattori, joka siis korvaa perinteisen liipottimen mekaanisessa kellossa. Tri-syncro regulaattori toimii jarruna, joka tasaisella tahdilla jarruttaa jousen löystymistä kvartsikiteestä saatavalla tarkalla taajuudella. Aivan samalla tavalla kuin liipotin jarruttaa jousta pienissä askelissa ja taajuudella mekaanisessa koneistossa.

Silminnähtävä ero on siinä, että mekaanisissa koneistoissa sekuntiosoitin liikkuu, koneiston taajuudesta riippuen, 5 – 10 kertaa sekunnissa. Kvartsikoneistoissa taas sekuntiosoitin liikkuu pääsääntöisesti kerran sekunnissa, tämä sen takia että pariston varaus kestäisi mahdollisimman pitkään. Spring Drivessä taas liike on täysin tasainen tri-syncro regulaattorin ansiosta.

Spring Driven täysin tasainen liike saavutetaan sähkömagneettisella jarrulla, joka tasaisella tahdilla päästää voimaa jousesta koneiston liukurattaalle. Teknisellä tasolla asia on aika paljon monimutkaisempaa. Käytännössä pieni ja voimakas magneetti on kytketty liukurattaaseen (glide wheel), tätä magneettia kutsutaan staattoriksi. Tämä hyvin pieni magneetti on käytännössä Spring Drive koneiston liipotin, jos näin nyt voisi verrata. Samalla se on paljon muutakin, se on myös tärkeä osa sähköä tuottavasta generaattorista, jarrusta ja sensorista joka mittaa liukurattaan nopeutta.

Lähempi tarkastelu näyttää toiminnan paremmin. Jos sinulla on Spring Drive koneistolla varustettu kello, jonka jousi on täysin ilman vetoa ja aloitat kellon vetämisen, niin liukuratas pyörii hetken vapaasti, ilman jarrutusta, kunnes koneisto saa liikkeen kautta tuotettua tarvittavan sähkövirran tri-syncro regulaattorin käyttöä varten.

Kun riittävä sähkövirta on tuotettu, tri-syncro regulaattori alkaa toimia, ja toimii kuten normaali sähkögeneraattori. Johdin kulkee magneettisen kentän läpi ja tämän kautta saadaan tuotettua sähköä. Mutta mihin tämä tuotettu sähkö sitten käytetään?

Tuotettu sähkö käytetään antamaan virtaa sulautetulle piirille (IC) sekä sähkömagneettiselle jarrulle. Sulautettu piiri toimii tri-syncro regulaattorin aivoina, ohjaten sen toimintaa ja saa samalla tarvitsemansa taajuuden kvartsikiteeltä. Ainoa yhteinen tekijä Spring Drive koneiston ja kvartsikoneiston kanssa on siis kvartsikide, joka antaa tarvittavan taajuuden koneistolle. Spring Drive koneisto kuitenkin käyttää tämän tiedon eri tavalla kuin kvartsikoneisto ja yhdistää tiedon staattorista saatavaan tietoon liukurattaan pyörimisnopeudesta.

Normaalitilassa Spring Driven liukuratas pyörii aina hiukan liian nopeasti ja tarkoitus onkin, että nopeus jarrutetaan sähkömagneettisella jarrulla juuri sopivaksi kvartsikiteen antaman taajuuden mukaan. Tämä nopeuden tarkistus tehdään 8 kertaa sekunnissa, jotta voidaan saavuttaa riittävä tarkkuus käynnissä.

Yksi syy siihen, että Spring Drive koneistot ovat tarkempia käytössä kuin tavanomaiset kvartsikellot on, että Seiko panostaa todella paljon kvartsikiteiden valmistamiseen Grand Seikojen ja Credorien kohdalla. Kvartsikiteet kasvatetaan Seikon toimesta talon sisällä ja jokainen kide vanhennetaan vähintään 3 kuukautta ennen kuin ne todetaan olevan riittävän hyviä käyttöön. Vanhentamisen kautta varmistetaan, että kiteet ovat saavuttaneet riittävän tasaisen tilan, jossa heittoja taajuudessa ei ilmene. Lisäksi kiteet ovat lämpökompensoituja, jonka myötä lämpötilavaihtelut eivät vaikuta koneiston tarkkuuteen.

Onko Spring Drive kvartsi- vai mekaaninen koneisto?

Tämä lienee semanttinen kysymys ja vastaus onkin yksinkertaisempi kuin mitä siitä useimmiten kuvitellaan. Vastaus on: Ei kumpaakaan, Spring Drive on Spring Drive.

Selvennetään hiukan väittämää, Spring Drive koneisto ei voi olla mekaaninen koneisto, sillä se ei ole kokonaan mekaaninen. Se on hyvin lähellä mekaanista koneistoa, mutta tri-syncro regulaattorin takia se ei ole puhtaasti mekaaninen.

Spring Drive ei myöskään ole puhtaasti kvartsikoneisto, sillä siitä puuttuu kvartsikoneistolle ominaiset askelmoottorit ja paristo voimanlähteenä. Siinä toki on kvartsikide joka määrittää kellon toimintaa, mutta se ei yksinään tee koneistosta kvartsia.

Tämän perusteella voidaan siis todeta, että Spring Drive ei ole kumpaakaan, vaan täysin oma koneistotyyppinsä. Korkeintaan voidaan puhua hybridikoneistosta, joka tuo kummankin koneistotyypin parhaat ominaisuudet käyttäjälle tarjolle.

Miksi Spring Drive?

Perusasiat ensin: Spring Drive on tarkka, todella tarkka. Virallisesti Seiko lupaa 9R sarjan koneistoille tarkkuuta +/- 1 sekuntia vuorokaudessa, eli korkeintaan +/- 15 sekuntia kuukaudessa. Todellisuudessa tarkkuus on huomattavasti parempi, oma 9R66 koneistoinen Grand Seiko SBGE005 edistää kahdessa viikossa reilun sekunnin. Kuukausitasolla puhutaan siis kahdesta, ehkä kolmesta sekunnista. Harva normaali kvartsikoneisto edes kykenee samaan suoritukseen.

Äärimmäisen tarkkuuden lisäksi Spring Drive on vähemmän altis ympäristön vaikutuksille, kello toimii yhtä tarkasti riippumatta kellon asennosta. Mekaanisissa kelloissa taas ero kellon asennoissa voi olla huomattava. Lisäksi Spring Drive koneistot toimivat aina samalla tarkkuudella, riippumatta jousen vedon tilasta.

Suurin silmin nähtävä ero on kuitenkin sekuntiosoittimen täysin sulava liike, mikään mekaaninen kello ei pysty tähän, ei edes äänirautakellot kuten Bulova Accutron. Ääniraudat pääsevät hyvin lähelle liukuvaa tilaa, mutta tarkasti katsottuna nekin sykkivät – vaikka sykintätaajuus on todella tiheä, luoden illuusion liukuvasta osoittimesta.

Spring Drive on myös äänetön. Kun ei ole liipottimen edes-takaista liikettä, ei myöskään synny mekaanisille kelloille ominaista tikittävää ääntä. Seiko puhuukin äänettömästä vallankumouksesta Spring Driven kohdalla (The Silent Revolution).

Kuten kaikissa muissakin koneistotyypeissä, Spring Drivessä löytyy heikkouksia tai vähemmän toivottuja ominaisuuksia. Spring Drive on myös altis lämpötilavaihteluille, huomattavasti vähemmän kuin mekaaniset koneistot, mutta kuitenkin. Spring Drive tarvitsee myös huoltoa siinä missä mikä tahansa muu mekaaninen koneisto, eikä valitettavasti päästä samanlaisiin huoltoväleihin mitä Seikon 9F kvartsikoneistoissa päästään (Seiko lupaa 9F -sarjan kvartsikoneistoille 50 vuoden huoltoväliä).

Loppusanat

Seiko on siis Spring Drivessä kyennyt yhdistämään kvartsikoneistojen tarkkuuden ja vakauden mekaanisten koneistojen kauneuden kanssa, luoden jotain täysin uutta ja vallankumouksellista. Spring Drive koneistot ovat olleet markkinoilla yli vuosikymmenen, joten voidaan hyvällä omatunnolla todeta, että tämäkin Seikon keksintö toimii mahtavasti ja tarkoituksenmukaisesti. Suosittelenkin lämpimästi omakohtaista tutustumista Spring Driveen 🙂