Äänirauta koneisto perustuu soittimien virityksestä tuttuun äänirautaan, jota kumauttamalla se värähtelee tasaisesti tietyllä taajuudella. Taajuuden määrittelee haarukan koko ja paksuus. 50-luvulla huomattiin, jos äänirautaa manipuloidaan sähköllä, se jää pysyvästi soimaan tasaisella taajuudella. Värähtelty on luotu siten, että ääniraudan kärjissä on magneetit ja sähköosassa taas on kelat, jotka luovat saman suutaisen sähkön avulla saman suuntaisen kentän, jotka sitten hylkivät toisiaan. Syntyy värähtely. Äänirautakellon keksijä Max Hertzel oivalsi myös, että ääniraudan ei tarvitse olla suora, Y-muotoinen, se voi olla myös W-muotoinen ja silti se toimii samalla lailla, mutta menee pieneen tilaan. Jos ääniraudan haarukan varteen laittaa pienen jousen, voi sen avulla voidaa muuttuu haarukan värähtely liikkeeksi. Liikkeen avulla voidaan töniä eteenpäin ratasta erittäin tasaisella liikkeellä. Kaikki on tietysti erittäin pientä, koneisto perustuu siihen, että siinä on 2,4 mm halkaisijaltaan oleva käyntiratas, jossa on 300 hammasta, ne ovat niin pieniä, että tarvitaan mikroskooppi erillisen hampaan näkemiseen. Koneistossa on kaksi ohutta jousta, joiden päässä on synteettisestä rubiinista tehty siirtokivi (=lamelli). Näiden siirtokivien mitat ovat 0,18 x 0,18 x 0,06 mm ja jousi, jossa ne ovat kiinni on 0,15 x 0,017 mm. Puhumme siis aika pienistä asioista! Niistä toinen on kiinni ääniraudassa, toinen koneistossa. Ensimmäinen tönii koneistoa rataskerrallaan eteenpäin ja toinen pitää ratasta paikallaan, jotta se ei etenee liikaa tai väärään suuntaan. Kaikki muu kellossa on kuten vaikkapa nykyaikaisessa quartz-kellossa, rakenne otettiin äänirautaa edeltäneestä liipotinmoottorikoneistosta. Koska kellossa on äänirauta, joka värähtelee, kun kello käy, pitää se myös ääntä, 300 Hz taajuudella.
Äänirauta koneisto eroaa mekaanisesta kellosta siinä että, sen sekuntiosoitin todella liukuu. Moni sanoo, että mekaaninen kello taajuudella 28.800 tai 36.000 taajuisen kellon osoitin liukuu. No ei! Esim 36.000 askeltaa yhden sekuntin sisällä 10 kertaa ja 28.800 8 kertaa, sen näkee helposti. Toki ero on suuri quartz-kelloon, joka tekee sen yhden askeleen. Mekaanisessa kellossa, nopeataajuisessanin silmä erottaa askelluksen liikkeen, mutta ääniraudan osoitin näyttää liukuvan, sillä askellus on liian lyhyt ja nopea että, silmä sen erottaisi erilliseksi liikkeeksi. Äänirauta kello myös pitää käydessääm ääntä, sirinää tuolla 30Hz taajuudella.
Äänirautakellon keksi sveitsiläinen Max Hertzel 50-luvun lopulla 1958, hänellä ei ollut tuolloin vielä edes prototyyppiä, vain piirrustukset. Äänirautakoneiston kehittämisen oli mahdollistanut transistorin keksiminen 1947 ja vuonna 1958 amerikkalainen Fairchild Semiconductor kehitti piihin perustuvan transistorin. Siten oli mahdollista pienentää osa kelloon mahtuvaksi. Hertzel tarjosi keksintöään käytännössä jokaiselle sveitsiläiselle kellotehtaalle, jolla olisi ollut resursseja rakentaa kello. Yksikään tehdas ei nähnyt keksintöä toteuttamiskelpoiseksi. Täytyy muistaa, että kellon patteriakaan ei oltu vielä keksitty. Itse kellotehtaan piti valmistaa myös patterit. Lopulta hän löysi amerikkalaisen Bulovan, joka oli kiinnostunut. Bulovan ensimmäinen koneisto 214 esiteltiin 1960 ja se saatiin kauppoihin 1961. Bulova kutsui kelloaan Accutroniksi. Kello oli merkittävästi tarkempi, kuin yksikään mekaaninen kello ja sai valtaisan suosion. Aikavälillä 1960-73 Bulova myi 4 miljoonaa kelloa. Nyt myös sveitsiläiset kiinnostuivat, mutta hinta oli muuttunut, sillä Bulova omisti patentit kellon tekniikkaan. Ainoa keino muiden kellotehtaiden valmistaa äänirautakello oli ostaa Bulovalta lisenssi koneistoonsa tai patentteihin. Ongelmaksi tuli se että Bulova pystyi pyytämään liki kuuta taivaalta ja se myös teki niin, pelkkä lupa patentteihin maksoi 100 miljoonaa Sveitsin frangia! Se on kova raha ja se oli tähtitieteellinen summa 60-luvun puolivälissä. Sveitsin kelloteollisuus näki asian niin tärkeäksi että, 10 kellotehdasta päätti ostaa patentit yhteisostona. Mukana olivat Omega, Eterna, Certina, Tissot, Longines, Rado, Derby, Zenith, Movado, IWC ja Baume & Mercier. Oikeudet ostettiin kymmeneksi vuodeksi vuonna 1966. Mutta ne olivat vain oikeudet, tarvittiin vielä suunnitella ja toteuttaa kello. Tehtaat sopivat, että tehdään yhteinen koneisto, se saadaan nopeiten kehitettyä ja siten ne antoivat tehtävän koneistotehdas ETA:lle. ETA:n elektroonisten kellojen yksikkö ESA alkoi suunnitella koneistoa ja se kutsui Max Hertzelin johtamaan projektia. Koneiston ensimmäinen prototyyppi Swissonic 100 esiteltiin Baselin messuilla vuona 1967, kello ei ollut vielä kuluttajien saatavilla. ESA:n koneisto valmistui 1969 ja silloin ensimmäiset saatiin tuolloin myös kauppoihin, mutta laajassa mitassa kellot tulivat markkinoille vasta 1972. Samalla ESA pyytää 1970 Dubois Dépraz SA:ta kehittämään kronografikasetin äänirautakoneistolle. Siitä tulee kronografikoneisto ESA 9210.
Usein ESAn koneistoa kutsutaan äänirautakoneistojen Rolls Royceksi, koska verrattuna Bulovaan viimeistely oli ylivertainen. Ongelmaksi alkoi muodostua se, että patentti oli siis kuitenkin menossa umpeen jo 1976. Sitä ei edes lähdetty uusimaan, koska uusinta uutta kelloalalla oli quartz-kello, joka oli äänirautaan nähden tarkempi ja edullisempi valmistaa.
Sveitsiläinen kelloteollisuus kutsui koneistoa ESA Mosabaksi (Montre sans balancier = kello ilman liipotinta). Omega kutsui koneistoa nimellä f300 ja se tosiaan toimi 300 Hz värähtelytaajuudella. Vertaa nopeimmat mekaaniset kellot, kuten esim tunnetuin, Zenithin El Primero heilahtivat 36.000 eli toimivat 10 Hz taajuudella ja nykyaikaiset kellot ETA 2824-2 ja 2892-2 toimivat taajuudella 28.800 heilahdusta eli 8Hz. Äänirauta koneisto toimi siis 30 kertaa nopeammalla taajuudella, kuin nopeimmat mekaaniset kellot. Teoriassa kellon tarkkuus korreloituu käyntitaajuuteen, jos osien tekninen rakenne ja taso ovat samat.
Samanaikaisesti ETA/ESA koneiston kanssa Omega kehitteli myös täysin omaa äänirautakoneistoa Megasonic cal 1220 kalenteri päivämäärällä ja 1230 tuplakalenteri. Se esiteltiin Baselin kellomessuilla vuonna 1973 (sen patentit oli jätetty sisään 1971). Megasonic toimi korkeammalla taajuudella (720Hz) , kuin ESA:n Mosaba koneisto. Taajuus oli siis 2,4 kertainen ESAn kehittämään 300Hz koneistoon. Myös tämän laitteen suunnittelijana toimi Max Herzel. Omegan Megasonic-koneisto valmistui 1973, mutta sitä valmistettin vain lyhyen aikaa. Koneisto oli toiminnallisesti susi ja siinä oli kestävyysongelmia. Rakenteessa ei ollut noita mekaanisia lamelleja (siirtosormea ja stoppari lamellia), vaan sen siirto ja rattaan jarrutus oli ratkaistu sähkömagnetismin avulla. Tästä johtuen, jos kello sai kovan iskun, se saattoi pompata eteen tai taaksepäin ja mennä pois ajasta. Kello vedettiin nopeasti pois markkinoilta koe-erän jälkeen.
ESA 9162. Valmistajan nimen, Mosaba, lisäksi kellotehtaat antoivat
kukin oman nimen omalle äänirautakellolleen:
Omega Electronic f300
Certina
Certronic tai C-tronic
Eterna -Sonic
Longines Ultronic
Tissot
Tissonic
Zenith XL Tronic
Baume & Mercier
Tronosonic
IWC Electronic
Rado Electrosonic
Äänirauta kello teki vielä paluun Baselin messuilla 1990, kun Technos esitteli äänirautakellonsa. Se oli ostanut Omegalta varastoon jääneitä koneistoja ja rakensi niistä erän kelloja.
Koneisto oli kaikilla täysin samanlainen, Omegalla koneisto on punakullattu ja useimmilla muilla rodinoitu eli hopean värinen. Tuohon salmiakin väriseen lätkään kirjoitettiin personoidut tiedot esim Omega ja kaliiperi numero 1250.
Äänirauta koneisto oli kookas 13"' (= 29,0mm) ja paksuus 4,85mm eli kronografikoneiston kokoa. Tämä johtui tietysti jo itse värähtelijästä, ääniraudasta ja patterista 343, joka oli kookas, halkaisijaltaan 11,5mm ja paksuus 4,5mm. Alkuun paristoa valmisti Union Carbide UC 343, Mallory WH 12 NM ja Leclanche MR 42 NM. Kyseessä oli Mercury-paristo eli elohopea-paristo jännitteellä 1,35V. Niiden myynti ja valmistus kiellettiin EU:ssa jo 1990, jolloin viimeinen patterin valmistaja oli saksalainen Varta. Kelloon korvaajaksi tuli 1,55V hopeaoksidi paristo 344 (11,60mmx 4,10mm), joka on jo myös lopetettu. Sen korvaaja on 350. Joskus kello edistää hopeaoksidi patterilla, koska korkeampi jännite saa lamellin siirtämään 2 hammasta kerralla. Sen toki pystyi korjaamaan säätämällä lamellien kulmaa. Amerikkalainen Union Carbide on vielä toiminnassa, toisin kuin Mallory ja Leclanche. Union Carbiden muistamme Phobalissa Intiassa 1984 tapahtuneesta onnettomuudesta, jossa 500.000 ihmistä altistui erittäin myrkylliselle metyyli iso-syanaattikaasulle. Nykyään UC kutsuu pattereitaan Duracelleiksi ja kellonpattereitaan Energizereiksi, jotta nykyisyys ei ole menneisyyden rasittama.
Äänirautakellon elo jäin todella lyhyeksi, sillä liki päällekkäin sen kanssa kehitettiin toista, vielä enemmän kellomaailmaa mullistavaa kelloa, quartz-kelloa. Baselin kellomessuilla 1970 esiteltiin viiden tahon toimesta quartz-kello: Seiko Quartz Astron 35SQ, Longines UltraQuartz 6510, CEH (yhteenliittymä, jossa mm Omega, Bulova, IWC, Patek Philippe, Enicar, Rado, Rolex ym) Beta-21, Girard-Perregaux GP 350 ja Hamilton Pulsar. Se että äänirautakello tuli kuitenkin myös markkinoille johtui maksetuista lisensseistä ja itse quartz-kellon hinnasta. Beta-21 projektin kellot olivat täysin tavallisen kuluttajan kukkaron ulottumattomissa Citizenin ensimmäisen quartz-kellon, kultakuoret hinnaksi on mainittu 15000$, samaan aikaan Suomessa Omega Speedmaster Moon Watch maksoi vajaat 1000mk eli noin 200$. Kellon hinta lienee nyky rahassa yli puoli miljoonaa. Omega kutsui omaa Beta-21 kelloaan ElectroQuartz f8192. Tämä kello toimi 28 kertaa korkeammalla taajuudella suhteessa äänirautakelloon. Beta-21 koneistoa valmistettiin kaikkiaan 6000 kpl, se saettiin kaikkien tehtaiden kanssa. Omegan ensimmäinen oma quartz kello MegaQuartz cal 1500 tuli markkinoille 1970. Se toimi taajuudella 2,4MHz eli 2.400.000 Hz. Nykyaikaisen quartz-kellon taajuudeksi on vakiintunut 32.768Hz.
Kellohuolto Loppela ei enää ota äänirautakelloja työn alle. ETA/ESA äänirautakoneistot rakennettiin lisenssillä, joka umpeutui jo 1976. Osia ei ole voitu siis enää valmistaa tämän ajankohdan jälkeen. Merkeistä Omega on ollut ainoa, joka on tarjonnut kelloilleen tehdashuoltoa aina näihin päiviin asti. Sillä Omegalla on ollut runsaasti koneistonosia tehdashuollon käytössä. Omega kuitenkin lopetti vuonna 2021 kellojen korjauksen myös tehdashuollossa. Syynä lienee tärkeimpien osien ehtyminen. Lisäksi esim muovisen kalenterikiekon muovin ikääntyminen lienee ollut tekijä. Osat ovat ikääntyneet myös varaosahyllyssä, eikä niitä ole lupa tehdä lisää. Myös kellon alkuperäisen mercury-patterin (Mercury = elohopea) valmistus loppui jo yli 30 vuotta sitten. Elohopea on esim EU:n kieltämä ympäristölle haitallinen aine. Alkuperäinen Mercury patteri antoi 1,35V jännitteen, kun taas hopeaoksidi patteri antaa 1,55V. Kellon saa kuitenkin toimimaan myäs tällä patterilla. Näin vanhoissa paristokelloissa myös piirilevyjen juotokset tuppaavat rapautumaan tinauksenosalta, joten ongelmia riittää myös sieltä.
Tiedän, että jotkut kellosepät, niin maailmalla, kuin meillä, ovat tarjonneet vielä huoltoja äänirautoihin. Kahdesta koneistosta voi joskus saada yhden toimivan, mutta kannattaa muistaa että, nämä koneistot jleensä hajoavat liki aina samoihin vikoihin. Kalenterikiekko, siirtoratas tai sähköosa. Vaikka kellon korjaus onnistuiisi, voi uusi osarikko olla heti edessä ilman mitään kummempaa syytä, osat lahoavat käytössä ajan hampaan vaikutuksesta. Kellon korjaaminen ei ole järkevää hommaa ei asiakkaalle, eikä kellosepälle. Kellohuolto Loppela eikä useimmat muutkaan Omega-valtuutetut huollot eivät ota äänirautoja huoltoon, koska takuita huollolle on vaikea antaa. se ole omiaan luomaan asiakastyytyväisyyttä jos juuri huollettu kello hajoaa, vaikka asia olisi kuinka käyty läpi ennen huoltoa.
Luotu 11/ 2024 HL