宝石ベアリング

宝石軸受は、宝石で覆われたピボット穴内で金属スピンドルが回転する滑り軸受です。穴は一般に円環形状で、シャフトの直径よりわずかに大きくなっています。宝石は一般に鉱物コランダムから作られ、通常は合成サファイアまたは合成ルビーのいずれかです。宝石軸受は、低摩擦、長寿命、寸法精度が重要となる精密機器で使用されます。主に機械式時計で使用されます。

宝石ベアリングは、1704年にニコラ・ファティオ・ド・デュイリエ、ピーター・ドゥボーフル、ジェイコブ・ドゥボーフルによって時計用に発明され、 3人はこのアイデアでイギリスの特許を取得しました。当初はダイヤモンド、サファイア、ルビー、ガーネットなどの天然宝石が使用されていました。1902年にオーギュスト・ベルヌーイによって合成サファイアとルビー（結晶性酸化アルミニウム、コランダムとしても知られる）の製造方法が発明され、宝石ベアリングがはるかに安価になりました。今日、ほとんどの宝石ベアリングは合成ルビーまたはサファイアです。

歴史的に、宝石ピボットはダイヤモンド研磨剤を使用して研磨することによって作られていました。^[1]現代の宝石ピボットは、高出力レーザー、化学エッチング、超音波ミリングを使用して作られることが多いです。

第二次世界大戦中、宝石軸受は戦争遂行に不可欠であるとして米国政府の戦時生産委員会によって制限された製品の一つであった。 ^[2]

宝石軸受の利点には、高精度、非常に小型で軽量、摩擦が低く予測可能、温度安定性に優れている、無潤滑および腐食性環境で動作できるなどがある。宝石軸受は、低い動摩擦と非常に安定した静摩擦で知られている。^[3]真鍮と鋼の静摩擦係数は0.35であるのに対し、サファイアと鋼の静摩擦係数は0.10～0.15である。[ 3 ^{] [4]} サファイア表面は非常に硬く耐久性があり、モース硬度は9、ヌープ硬度は1800である。^[5]また、数十年の使用でも滑らかさを維持できるため、摩擦の変動が低減する。^[3]欠点には、脆くて壊れやすいこと、中型および大型の軸受サイズと容量での可用性と適用性が限られていること、負荷が軸方向でない場合の摩擦の変動が挙げられます。他の軸受と同様に、宝石ピボットのほとんどは、摩擦を低減するためにオイル潤滑を使用しています。^[6]

宝石軸受は主に機械式時計で使用され、摩擦が低く予測可能なため、時計の精度が向上するだけでなく、軸受の寿命も延びます。メーカーは伝統的に、宣伝ポイントとして、時計の文字盤または裏蓋に宝石の数を目立つように記載してきました。典型的な、完全に宝石が使われた時間のみの時計には、17 個の宝石があります。テンプ車にはキャップ宝石 2 個、ピボット宝石 2 個、インパルス宝石 1 個、アンクルにはピボット宝石 2 個とアンクル宝石 2個、脱進車、第 4 車、第 3 車、センター車にはそれぞれピボット宝石 2 個です。現代のクオーツ時計では、タイムキーパーは電子回路内の水晶振動子で、小型のステッピング モーターに電力を供給しています。針を動かすのに必要なトルクが小さいため、軸受にかかる圧力はほとんどなく、宝石軸受を使用することによる実質的な利点もありません。そのため、クオーツ ムーブメントの大部分では使用されていません。

宝石ベアリングのその他の主な用途は、高感度の機械計測機器です。これらは通常、検流計、コンパス、ジャイロスコープ、ジンバル、ダイヤルインジケーター、ダイヤルキャリパー、タービン流量計などの機器で、非常に小さな力を支える必要がある繊細なリンク機構に使用されます。このような機器では、小さな変化を測定する場合でも確実に変動が少なく動く必要がある針のピボットとして宝石ベアリングがよく使用されます。ベアリングの内径は通常1 mm未満で、1グラム未満の荷重をサポートしますが、10 mmほどの大きさで作られ、約500 gまでの荷重をサポートできるものもあります。^[3]デジタル計測機器の普及に伴い、これらの使用は減少しました。

• インカブロック衝撃保護システム
• 低速では潤滑油を使わずにセラミックベアリングを使用するロングナウの時計

• ベイリー、GH（1947年）。世界の時計職人と時計職人（第2版）。ナグ・プレス。