Questo articolo è stato tradotto dal tedesco. Nonostante la nostra cura, alcuni termini tecnici potrebbero essere imprecisi. Fa fede la versione tedesca.
Chi vuole capire un movimento deve capire lo scappamento. È lo scappamento a decidere come la forza del ruotismo diventi una marcia controllata.
Questo articolo apre una nuova serie dedicata a scappamento e organo di regolazione. Spazia dagli scappamenti classici dell’orologio a pendolo agli scappamenti storici degli orologi portatili, fino allo scappamento ad ancora libero e a un primo sguardo su costruzioni particolari secondo George Daniels.
Che cos’è l’organo di regolazione del movimento?
L’organo di regolazione è ciò che misura davvero il tempo in un orologio. Suddivide il tempo in intervalli il più possibile uguali; per questo in tedesco si chiama anche Zeitteiler, «divisore del tempo». Dalla sua qualità dipende in larga misura la qualità dell’intero orologio.
Negli orologi a pendolo questo compito spetta al pendolo, negli orologi portatili al bilanciere con la spirale. La spirale riporta continuamente il bilanciere nella posizione di equilibrio. Sostituisce così ciò che nel pendolo fa la forza di gravità.
Un movimento meccanico è composto da forza motrice, ruotismo, scappamento e organo di regolazione. I primi tre forniscono all’organo di regolazione la forza di cui ha bisogno per continuare a oscillare.
Il compito dello scappamento nel movimento
Lo scappamento si trova tra il ruotismo e l’organo di regolazione. Non lascia girare senza freno la ruota di scappamento, ma trasmette la forza disponibile al pendolo o al bilanciere in singoli impulsi ripetuti.
Allo stesso tempo limita lo scorrimento del ruotismo. L’organo di regolazione determina così il ritmo con cui il movimento continua a marciare. Lo scappamento influisce quindi non solo sulla trasmissione della forza, ma anche sull’ampiezza, sul comportamento di marcia e sulla sensibilità agli influssi esterni.
Decisivo è quanto l’organo di regolazione possa oscillare tra due impulsi con il minor disturbo possibile. Da qui deriva la distinzione fondamentale tra i tipi di scappamento.
Scappamenti degli orologi a pendolo: a rinculo, a riposo, liberi
Negli orologi a pendolo, l’orologeria classica distingue tra scappamenti a rinculo, a riposo e liberi.
In uno scappamento a rinculo il pendolo viene influenzato in modo evidente e respinto indietro durante l’ingranamento. Questa costruzione è relativamente semplice, ma può disturbare di più l’organo di regolazione.
Gli scappamenti a riposo riducono questo rinculo a un attrito di riposo. Lo scappamento Graham rappresenta questo principio: il pendolo riceve il suo impulso, mentre tra un impulso e l’altro lo scappamento lavora su un piano di riposo.
Gli scappamenti liberi vanno oltre. Devono lasciar oscillare il pendolo il più liberamente possibile nell’arco supplementare e concentrare l’influsso del ruotismo in una zona limitata intorno alla posizione di equilibrio.
Emerge così un obiettivo fondamentale dell’orologeria: l’organo di regolazione deve essere collegato al movimento solo dove serve l’impulso. Il resto della sua oscillazione deve compierlo con il minor disturbo possibile.
Orologi portatili: dalla verga allo scappamento ad ancora libero
Anche negli orologi portatili all’inizio c’era lo scappamento a verga. Tra il 1500 e il 1700 caratterizzò i primi orologi da tasca e gli altri piccoli orologi.
Con le crescenti esigenze di precisione di marcia, i suoi limiti divennero più evidenti. Il forte rinculo e la scarsa ampiezza del bilanciere, che con lo scappamento a verga poteva superare appena i 100 gradi, influivano negativamente sulla marcia.
In un orologio indossato si aggiungono spostamenti e urti. A seconda della direzione e del momento, possono accelerare o rallentare l’organo di regolazione. Ampiezze maggiori del bilanciere ne aumentano la velocità media e riducono così la sensibilità a tali influssi esterni.
Lo scappamento a cilindro come scappamento a riposo
Thomas Tompion e George Graham svilupparono lo scappamento a cilindro tra il 1695 e il 1720 circa. Si ricollega allo scappamento Graham e appartiene agli scappamenti a riposo.
In questa costruzione le due palette dell’ancora sono sostituite dalla parete di un cilindro. Un intaglio, il cosiddetto passaggio, consente il passaggio della corona della ruota del cilindro. In questo modo il bilanciere può raggiungere un’ampiezza molto maggiore.
Con lo scappamento a cilindro l’ampiezza media del bilanciere è di circa 270 gradi. Rispetto allo scappamento a verga fu un notevole progresso.
Lo scappamento a cilindro non è però uno scappamento libero. Durante l’arco supplementare continua ad agire l’attrito di riposo. Con l’uso prolungato, un olio che si addensa o si sporca può aumentare l’attrito e far ritardare l’orologio.
Scappamento duplex: ruota doppia con vantaggi e svantaggi
Lo scappamento duplex lavora con una ruota doppia. Lunghi denti di riposo e corti denti d’impulso svolgono compiti diversi: i denti di riposo servono al bloccaggio, quelli più corti danno l’impulso.
L’impulso avviene solo a ogni seconda alternanza del bilanciere. Questa costruzione comporta però esigenze particolari. Lo scappamento ha un punto morto e quindi non si avvia da solo.
Con ampiezze grandi può inoltre «galoppare». Si hanno allora due impulsi durante una sola alternanza, così che l’orologio va a velocità doppia. Per questo lo scappamento duplex fu prodotto relativamente di rado e presto sostituito in gran parte dallo scappamento ad ancora.
Lo scappamento ad ancora libero: idea e principio di base
Lo scappamento ad ancora libero lascia all’organo di regolazione la massima libertà possibile durante l’arco supplementare. In questa fase ruotismo e scappamento non devono influenzare direttamente il bilanciere.
Il bilanciere non oscilla però in modo del tutto libero: l’attrito dei perni, la resistenza dell’aria e l’attrito interno della spirale restano attivi. Rispetto agli scappamenti a riposo, l’influsso diretto del movimento si riduce comunque nettamente.
Thomas Mudge sviluppò lo scappamento ad ancora libero a metà del Settecento. Tra la ruota di scappamento e l’organo di regolazione si trova un’ancora con palette. La trasmissione dall’ancora al bilanciere avviene tramite l’ellisse e l’intaglio della forchetta.
Perché lo scappamento funzioni in modo sicuro in presenza di urti, dardo e disco di sicurezza fanno parte della costruzione. Impediscono che l’ancora passi dal lato sbagliato durante l’arco supplementare. L’angolo di tiraggio fa inoltre in modo che l’ancora sia tenuta saldamente contro la sua copiglia di limitazione.
Con un angolo di alzata sul bilanciere di circa 35 gradi, composto da disimpegno e impulso, la maggior parte dell’oscillazione totale resta disponibile come arco supplementare.
Perché lo scappamento ad ancora libero si è affermato
Il confronto tra gli scappamenti a verga, a cilindro e duplex e lo scappamento ad ancora libero mostra un obiettivo di sviluppo comune: il bilanciere deve poter oscillare con il minor influsso di disturbo possibile da parte del ruotismo.
Lo scappamento ad ancora libero concentra disimpegno e impulso in tratti brevi e definiti dell’oscillazione. Il bilanciere può percorrere l’arco supplementare restante in larga misura secondo il proprio comportamento oscillatorio.
Negli scappamenti a cilindro e duplex, invece, l’attrito di riposo resta un fattore d’influenza importante. Lì soprattutto lo stato dell’olio può modificare il comportamento di marcia.
Lo scappamento ad ancora libero, nella sua esecuzione «lever» oggi diffusa, unisce questa ampia libertà del bilanciere a una costruzione robusta. È proprio questa combinazione di impulso affidabile, bloccaggio sicuro e grande idoneità all’uso quotidiano a spiegarne la grande importanza nell’orologio da polso meccanico.
Lo sviluppo dello scappamento non si è però fermato allo scappamento ad ancora libero. George Daniels descrive lo scappamento da cronometro come uno scappamento libero a impulso singolo: la ruota di scappamento dà il suo impulso direttamente a un disco sull’albero del bilanciere, mentre l’organo di regolazione può oscillare liberamente nell’arco supplementare.
Il suo scappamento Co-Axial riprende la ricerca di rapporti favorevoli tra forze e attriti, ma segue una propria via costruttiva. Lavora con due ruote sovrapposte e ripartisce gli impulsi in un impulso diretto al bilanciere e un altro tramite l’ancora.
Prospettive: dalla teoria al banco di lavoro
Questo articolo chiarisce i concetti e i rapporti tra scappamenti a rinculo, a riposo e liberi negli orologi a pendolo e negli orologi portatili. Spiega inoltre perché lo scappamento ad ancora libero sia diventato il principio determinante degli orologi portatili moderni.
La serie proseguirà ora questo tema nel dettaglio. Si comincia con errori d’ingranamento e problemi di scappamento: gioco, ingranamenti troppo profondi o troppo superficiali, strisciamenti e il modo di riconoscere gli errori in modo sistematico.
Seguirà lo scappamento ad ancora libero nella pratica della riparazione, con al centro profondità d’ingranamento, caduta, percorso perduto e tiraggio. Le parti successive saranno dedicate allo scappamento da cronometro e allo scappamento Co-Axial secondo George Daniels, nonché all’interazione tra scappamento, bilanciere, spirale e regolazione.
Immagine di copertina: immagine simbolica, creata con l’IA.
