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時計機構とは、時計や腕時計（ムーブメントとも呼ばれる）の内部機構、またはバネや重りによって駆動される一連の歯車を使用する同様の動作をする他の機械装置の内部機構のことである。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
時計仕掛けの機構は、多くの場合、主ゼンマイ、つまり金属リボンの螺旋状のねじりばねで構成される時計仕掛けのモーターによって駆動されます。[ 4 ]エネルギーは、ラチェットに取り付けられたキーを回して主ゼンマイを締め付けることで手動で主ゼンマイに蓄えられます。そして、蓄えられたエネルギーが使い果たされるまで、主ゼンマイの力で時計仕掛けの歯車が回転します。wind -upやspring-powered という形容詞は、時計や腕時計、キッチンタイマー、オルゴール、ゼンマイ式のおもちゃなど、主ゼンマイで駆動する時計仕掛けの装置を指します。
時計仕掛けの装置として知られている最古の例は、アンティキティラ島の機械です。この装置は紀元前1世紀頃に作られ、歯車式のアナログ計算機として機能し、アストロラーベに似ており、天体の位置を計算し、特に日食を記録するために設計されました。作られてから長い年月が経ってからギリシャの難破船から回収されましたが、さまざまな損傷箇所があったため、最初の再発見後、その性質は謎でした。古代ギリシャには、神話の中にも時計仕掛けの装置に関する記述が数多くあり、この機械自体も、その作成に至るまでのより小さな装置の重要な歴史を示唆するほど高度です。[ 5 ]
ある時点で、このレベルの時計仕掛け技術の高度さはヨーロッパで失われたか忘れ去られ、十字軍の後、イスラム世界からもたらされた他の知識とともにルネサンスへと繋がって初めて復活した。時計仕掛けは最終的に14世紀にローマ以前の技術レベルに匹敵するレベルまで回復した。[ 6 ]
ギリシャ神話と同様に、他の文化の伝説にも、野心的な自動化の主張が見られます。例えば、ユダヤの伝説では、ソロモンは知恵を駆使して、機械仕掛けの動物が王として彼を称える玉座を設計しました。座ると鷲が彼の頭に王冠を置き、鳩が彼にトーラーの巻物を運んできました。また、ソロモン王が玉座に足を踏み入れると、ある機構が作動したとも言われています。彼が最初の段に足を踏み入れるとすぐに、金の牛と金のライオンがそれぞれ片足を伸ばして彼を支え、次の段に上がるのを助けました。両側の動物は、王が玉座に快適に座るまで彼を助けました。[ 7 ]
古代中国では、紀元前3世紀に書かれた列子という書物の中に、自動化に関する興味深い記述が見られます。その中には、周の穆王（紀元前1023年～957年）と、ヤン・シーという名の機械技師（ 「職人」）との、はるか昔の出会いが記されています。ヤン・シーは、自らの機械の手による等身大の人型像を、誇らしげに王に献上しました。
王は驚いてその姿を見つめた。それは速足で歩き、頭を上下に動かしていたので、誰もがそれを生きている人間と見間違えただろう。職人がその顎に触れると、それは完璧な音程で歌い始めた。職人がその手に触れると、それは完璧なリズムでポーズを取り始めた。パフォーマンスが終わりに近づくと、ロボットは目をウインクし、付き添いの女性たちに言い寄った。すると王は激怒し、燕石をその場で処刑しようとしたが、燕石は死の恐怖に駆られ、すぐにロボットを分解してその正体を見せた。そして実際、それは革、木、接着剤、漆でできたもので、白、黒、赤、青など様々な色に塗られていただけだった。王がそれを詳しく調べたところ、肝臓、胆汁、心臓、肺、脾臓、腎臓、胃、腸など、すべての内臓が揃っていることがわかった。そしてその上に、筋肉、骨、関節のある四肢、皮膚、歯、髪の毛など、すべて人工のものが重ねられた……王は心臓を取り除いたときの効果を試してみたところ、口はもはや話せなくなった。肝臓を取り除くと目はもはや見えなくなり、腎臓を取り除くと足は歩行能力を失った。王は喜んだ。[ 8 ]
その他の注目すべき例としては、アウルス・ゲッリウスが言及したアルキタスの鳩が挙げられる。[ 9 ]同様の飛行する自動人形に関する中国の記述は、紀元前5世紀の墨家の哲学者墨子と、その同時代の魯班について書かれている。彼らは『韓非子』などの文献によれば、飛行に成功した人工の木製鳥（馬遠）を作ったという。 [ 10 ]
11世紀までに、ヨーロッパでは時計の機構が時計としてだけでなく、天体観測にも用いられるようになっていた。当時の時計は現代の基準からすると精度は高くなかったが、天体観測装置は惑星の位置やその他の天体の動きを予測するために綿密に用いられていた。同様の流れはヨーロッパにも当てはまり、当時すでに機械式脱進機が時計に用いられていた。
15世紀までは、時計の動力源は水、重り、あるいはその他の回りくどく比較的原始的な手段であったが、1430年にブルゴーニュ公フィリップ善良公にゼンマイ式の時計が献上された。これは重り式の機構とともに標準的な技術となった。16世紀半ば、クリスティアーン・ホイヘンスはガリレオ・ガリレイのアイデアを基に、最初の近代的な振り子機構を開発した。しかし、ゼンマイや重りが動力源となるのに対し、振り子は脱進機（エスケープメント）を介して動力の放出速度を一定に保つだけであった。
スミソニアン博物館のコレクションには、高さ約15インチ（380mm ）のゼンマイ仕掛けの修道士があり、おそらく1560年頃のものと考えられています。この修道士は鍵巻きのゼンマイで動き、四角い道を歩き、右腕で胸を叩きながら、左手に小さな木製の十字架とロザリオを持ち上げて下げ、首を回してうなずき、目を転がし、無言の弔辞を口にします。時折、十字架を唇に近づけてキスをします。この修道士は、神聖ローマ皇帝カール5世の機械技師であったフアネロ・トゥリアーノによって作られたと考えられています。[ 11 ]
特定の装置が動作中に使用するエネルギーは、多くの場合、装置内部に蓄えられています。これは、ゼンマイなどのエネルギー蓄積機構に機械的な応力を加える巻き上げ装置を介して行われることが多く、そのため脱進機が関与します。その他の場合、手動の力が利用されることもあります。摩擦または歯車によって連結された車輪を使用して、動きの方向を変えたり、速度を上げたり、トルクを発生させたりすることは一般的です。多くの時計仕掛けの機構は、この分野における機械的創意工夫の目に見える、あるいは暗黙の傑作として主に構築されています。時計や計時機構は、警報音を鳴らしたり、爆発物を起爆させたり、その他何らかの装置を作動させたりするためにも使用されることがあります。
最も一般的な例は機械式時計です。その他の用途としては、ほとんどが廃れていますが、すべてが廃れているわけではないものも含め、以下のようなものがあります。
