機械式時計の構造形式は多岐にわたりますが、その動作原理は基本的に同じです。時計は主に原動機システム、伝動システム、脱進機調速機、指針システム、巻針システムで構成されています。機械式時計は、ぜんまい仕掛けを駆動システムの原動力とし、歯車で構成された伝動システムを介して脱進機調速機を駆動し、脱進機調速機は伝動システムの速度を制御します。駆動列は脱進機調速機を押しながら指針機構を駆動します。駆動列の速度は脱進機調速機によって制御されるため、指針は一定の規則に従って文字盤上の時刻を示すことができます。

巻針は、ゼンマイを巻き上げたり、針を動かしたりする機構です。さらに、自動巻き機構、カレンダー（デュアルカレンダー）機構、アラーム装置、ムーンフェイズ表示、計測期間機構など、時計の機能を拡張する付加機構も存在します。

振動システムの振動周期に測定対象プロセスの振動回数を乗じて、プロセスの経過時間を求める。つまり、時間＝振動周期×振動回数である。

1. 原始的なシステム

作動エネルギーを蓄え、伝達する機構は、通常、香箱車、香箱蓋、香箱軸、ゼンマイ、およびゼンマイ外フックで構成されています。ゼンマイは、自由状態では螺旋状またはS字状のバネです。内端には小さな穴があり、香箱のフックにかぶさります。外端は、ゼンマイ外フックを介して香箱車の内壁に引っ掛けられます。巻き上げ時は、巻針システムによって香箱軸が回転し、香箱を香箱軸に巻き取ります。ゼンマイの弾性作用により香箱車が回転し、伝達システムを駆動します。

2. 伝送システム

原動機のエネルギーは、脱進機調速機の伝動歯車機構に伝達されます。この歯車機構は、2つのホイール（二番車）、3つのホイール（上車）、4つのホイール（秒車）、そしてガンギ車の歯車軸で構成されています。このうち、ホイールは駆動歯車、カナは従動歯車です。伝動比の計算式は、秒針装置を備えた時計の場合、二番車のホイールから4つのホイールのカナへの伝動比が60に等しくなければならないというものです。時計の駆動系の大部分の歯形は、理論的なサイクロイド原理に基づいて修正された修正サイクロイド歯形です。

3. エスケープメント調速機

脱進機と振動機構の2つの部分から構成されています。振動機構（ひげぜんまいまたは振り子）の周期的な振動を利用して、脱進機を正確かつ規則的な断続運動に保ち、調速を実現します。脱進機調速機には多くの種類があり、フォーク型脱進機が最も広く使用されています。

フォークリフトのエスケープメントの概略図

ガンギ車、アンクル、ダブルディスク、リミットネイルで構成されています。その機能は、振動系に原動機のエネルギーを伝達して、振動系を定振幅振動状態に維持し、振動系の振動数を表示機構に伝達して時間測定の目的を達成することです。 フォーク脱進機のエネルギー伝達機能は、次の2つの部分が連携して完了します。 ①ガンギ車の駆動トレインで得られたエネルギーは、インパルスに変換され、歯とフォークの動作を介してアンクルに伝達されます。 伝達プロセスには主に5つの動作があります（図6 [フォーク脱進機のエネルギー伝達プロセス]）、つまりロック、リリース、衝撃、落下、牽引です。 ②インパルスは、アンクルのフォークとダブルディスクのディスクネイルを介して相互に伝達されます。

振動システムは、テンプ、振り子軸、ひげぜんまい、可動外輪、速針と遅針などで構成されています。

4. テンプスプリング振動システム

振動システム

ひげゼンマイの内端と外端は、それぞれ振り軸と振り子軸に固定されています。外力によってテンプが平衡位置からずれて振り始めると、ひげゼンマイがねじれ、通常復元トルクと呼ばれる位置エネルギーが発生します。脱進機は、前述の2つのプロセス、つまり振動システムが振動サイクルの半分を完了するプロセスを完了します。後者は、ひげゼンマイの位置エネルギーの作用を受けて反対方向に振動し、振動サイクルの残りの半分を完了します。これが、機械式時計が作動しているときに、脱進機調速機が連続的に繰り返しサイクルを実行する原理です。

巻き針システム

巻き針システムの機能は巻き取りと針です。

リューズ、巻真、垂直車、クラッチホイール、クラッチレバー、クラッチレバースプリング、ギア、圧縮スプリング、ダイヤルホイール、スパンホイール、時車、分車、大鋼車、小鋼車、爪、デテントスプリングなどで構成されています。巻き上げと設定の針はリューズ部分によって実現されます。巻き上げるとき、垂直車とクラッチホイールは噛み合った状態にあります。リューズを回すと、クラッチホイールが垂直車を駆動し、垂直車が小鋼車と大鋼車を通過して香箱車にゼンマイを巻き上げます。爪は大鋼車の逆転を防ぎます。針を設定するときは、リューズを引き出すと、シフターがシフトシャフト上で回転し、クラッチレバーを押してクラッチホイールを垂直車から切り離し、針車と噛み合わせます。この時、リューズを回すと、スパンホイールを介して時車と分車が駆動され、時針と分針が修正されます。

付加装置としては自動巻き機構、カレンダー（デュアルカレンダー）機構などがある。

① 自動巻き機構： 自動巻き機構を備えた時計は自動巻き時計と呼ばれます。

自動巻き機構

自動巻き機構の一種で、重ハンマー、重ハンマー支持部、偏心軸、ボール、自動揺動板、角穴車、爪、自動添え木などで構成されています。時計を手首に装着すると、人間の腕の不規則な動きに応じて、自動ハンマーが慣性力と静的モーメントの作用で自動的に時計機構を巻き上げます。自動巻き機構は、大きく分けてスイング式の片方向または双方向巻き上げと回転式の片方向または双方向巻き上げに分けられます。前者は半自動、後者は全自動と呼ばれます。自動巻き時計の片方向巻き上げと双方向巻き上げの性能については人によって意見が分かれていますが、一般的には片方向巻き上げの自動巻き機構の方が性能が良いと考えられています。

② カレンダー（デュアルカレンダー）機構： カレンダー（デュアルカレンダー）機構を備えた時計をカレンダー（デュアルカレンダー）時計と呼びます。

カレンダーの整理

カレンダー機構の一種で、カレンダーリング、カレンダー位置決めロッド、カレンダー位置決めロッドスプリング、日付車、曜日横車部品、ヘッド、カレンダーカバーなどで構成され、日付調整用のトグル機構またはクイックダイヤル機構を備えています。基本的な動作原理は、ハンドホイールシステムで日付車を駆動することであり、日付車と時車の間の伝達比は1：2である必要があります。次に、ダイヤルヘッドは日付車によって駆動され、日付マーク付きのカレンダーリングが24時間に1回動作します。デュアルカレンダー機構は、シフトヘッドを介して位置決め部品の調整下で週カレンダーホイールも回転させ、週を入れ替えることができます。日付の変更に必要な時間の長さに応じて、カレンダー機構は、緩やかな上昇、急速な上昇、即時ジャンプの3種類に分けられます。緩慢昇降式では日付が変わるのに1～3時間かかりますが、急速昇降式では一般的に30分を超えず、瞬間ジャンプ式では毎日0時に日付が変わります。

機械式時計の時間精度

計時の規則性と正確性。時計には正確な計時、安定性、信頼性が求められます。しかし、内部要因や外部環境条件によって計時の精度が影響を受けることがあります。

内部要因には、各構成システムの構造設計、動作性能、材料の選択、加工技術、組立品質などが含まれます。例えば、時計機構のトルクの安定性、伝達システムの滑らかさ、脱進機の調速機の精度などは、いずれも移動時間の精度に影響を与えます。

外部環境条件には、温度、磁場、湿度、気圧、振動、衝突、使用場所などが含まれます。たとえば、温度が変化すると、時計の潤滑油やヒゲゼンマイの性能が変化し、移動時間の性能も変化します。環境磁場の強度が 60 エルステッド (Oe) を超えると、一部の部品が磁化されて速度が低下します。湿度によって一部の部品が酸化され、腐食します。

移動時間の精度を示すために一般的に使用される 5 つのパラメーターがあります。

① 指示差：時計の任意の瞬間の指示時刻と標準時刻との差。正または負の値をとる場合があります。

②日差：24時間の時計の表示差を差し引きます。

③位置差：ゼンマイの各位置で測定した瞬間日差の最大値と最小値の差。

④等時差：他の条件が変化しない状態で、春分と満24時間の時点での各対応位置における瞬間日差の最大値。

⑤ 日差：隣接する2日間の日差。

簡単な説明

機械式時計は外装部品とムーブメントで構成されています。外装部品とは、ケース、文字盤、針など、直接目に見える部品、すなわち主駆動列、脱進機調速システム、指針駆動列、巻き針機構などを指します。機械式時計の部品は、上、中、下、三層の板で構成されています。下板はメインデッキであり、基本部品です。上板には、ストリップ板、スイング板、上板が含まれます。中板は、シェン合板とフォーク合板で構成されています。組み立ての際、機械式時計は、メイン板の位置決め釘と位置決め釘管によって位置決めされます。機械式時計の脱進機調速システムと伝動ギアシステムの部品を板の対応する位置に取り付け、中央プレートとメイン板をネジで組み立てるだけで、機械部品の精度を確保できます。スプリントの分解と組み立てを容易にするため、メインスプリントにはピンセット用の開口部がフライス加工されています。これらのムーブメント部品はすべて時計内部に取り付けられており、通常は目に見えません。

機械式時計の動作原理は、振動システムを用いて制御し、安定した周期を生み出すことです。周期に振動数を掛けることで、そのプロセスで発生した時間が得られます。つまり、時間 = 振動周期 × 損失数です。

機械式時計の部品の動作全体を通して、ベアリング摩擦、空気抵抗、弾性部品間の摩擦など、振動システムが動作中に避けられない運動抵抗により、振動の振幅は徐々に減衰します。この減衰を防ぎ、振動システムを継続的に動作させるためには、抵抗によって消費されたエネルギーを機械式時計に定期的に補充する必要があります。時計の機械エネルギーは、ぜんまい仕掛けの装置に蓄えられています。つまり、本体の伝達と振動に必要な力は、ぜんまい仕掛けから供給されます。ぜんまいを巻き上げることで、定期的に機械に動力が供給され、機械エネルギーの消費を補い、前述の減衰現象の発生を防ぎます。

その公式は、振動→消費→2つのエネルギー補給→この3つのプロセスが循環し続けることで、ムーブメントは動き続けます。正確な移動を実現するために、脱進機の調速システムが速度制御の役割を果たしています。ちなみに、巻上げ針設定機構には2つの機能があります。1つは巻上げのためのエネルギーを蓄えること、もう1つは時刻を設定することです。これは、時計の計時機構に欠かせない機構です。