Regulacja dokładności chodu zegara.

Każdy domowy zegar mechaniczny w pewnym momencie zacznie się śpieszyć lub spóźniać. Nie jest to zwykle wada mechanizmu, zazwyczaj jest to efekt zmian długości wahadła pod wpływem temperatury otoczenia. Druty stalowe czy też mosiężne, z których wykonywano pręty wahadeł reagują na zmiany temperatury. Próbowano sobie z tym radzić w dziewiętnastym wieku poprzez wykonywanie prętów wahadeł z drewna, ale te reagują na zmiany wilgotności co także skutkuje zmianą długości. A zmiana długości wahadła jest jednym z dwu czynników, które determinują czas wahnięć (w konsekwencji tempo chodu zegara) i, o ile nie będzie się przemieszczać zegara na znaczne odległości w kierunku równoleżnikowym, to jedynym. Rzecz bowiem w tym, że drugim czynnikiem decydującym o czasie wahnięć jest przyciąganie ziemskie. Zresztą ta właściwość wahadła była wykorzystywana do badania grubości skorupy ziemskiej.
Zatem, regulacja dokładności chodu zegara jest wykonywana poprzez zmianę długości wahadła. Im wahadło dłuższe tym chód zegara wolniejszy i, odwrotnie, im wahadło krótsze tym chód szybszy. Jeśli zegar śpieszy należy podłużyć wahadło a jeśli spóżnia to należy wahadło skrócić.

Bardzo proste i właściwie nie byłoby czym się zajmować gdyby nie to, że konstruktorzy zegarów stosowali różne rozwiązania techniczne sposobu zmiany owej długości.
Z prawej przykład regulacji długości wahadła realizowanej poprzez pokręcanie soczewką wahadła (w tym przypadku mosiężny obciążnik o gruszkowatej formie). Soczewka jest połączona z prętem wahadła za pomocą gwintu. Jest to dosyć precyzyjna regulacja, zwykle spotykana w zegarach stołowych/konsolowych typu bracket.
To zdjęcie i kolejne w większym rozmiarze po kliknięciu.


W tym typie wahadła zwanym
„krowi ogon" soczewka ma właśnie soczewkowaty kształt i regulacja polega na przesuwania jej po pręcie. Dosyć nieprecyzyjna regulacja. Soczewka musi ściśle siedzieć na pręcie by nie przesuwała się samoistnie w czasie wahnięć i stąd jej płynne przesuwanie jest trudne. Często na pręcie można zobaczyć kreski uczynione przez użytkownika, które są przydatne jako punkty odniesienia podczas kolejnych regulacji.
Dwa przykłady dolnych części wahadeł charakterystycznych dla zegarów podłogowych i ściennych. Soczewka wahadła jest umieszczona na płaskowniku, można ją przesuwać w górę/dół a podtrzymywana jest przez nakrętkę, czasami bardzo ozdobną. Pokręcanie nakrętki powoduje podnoszenie lub opuszczanie soczewki. We wszystkich przypadkach, z którymi do tej pory się spotkałem był to gwint prawy, czyli, pokręcanie w prawo powoduje podnoszenie soczewki. Czasami trzeba, szczególnie podczas opuszczania soczewki, sprawdzić czy soczewka nie jest jakoś zablokowana na płaskowniku i czy jest oparta o nakrętkę.
Ozdobne wahadło, w którym śruba do regulacji długości została ukryta między elementami konstrukcji i, na pierwszy rzut oka, jest mało widoczna. Szczęściem jest łatwo dostępna i regulacja nie nastręcza kłopotów.
Czasami można spotkać dosyć wymyślne systemy regulacji długości wahadła. Na zdjęciu z prawej strony wahadło angielskiego zegara typu bracket (Joseph Tuler, ok. 1780). Zastosowano w nim  regulację dwuetapową. Zgrubną, służy do tego śruba podtrzymująca soczewkę, i precyzyjną, dosyć skomplikowana konstrukcja, w której za pomocą pokrętła można skracać/wydłużać wahadło. Znam ten zegar dosyć dobrze i cenię sobie, że możliwa jest tak precyzyjna regulacja. Zastanawiające jest użycie dwu skal regulacji długości wahadła, jednej na okrągłej tarczce i drugiej na pionowym elemencie. Myślę, że jedna by wystarczyła. Chociaż... niektórym i to najwyraźniej nie wystarczało czego dowodem znaczki (kreski) wykonane na tylnej stronie pręta wahadła (widoczne tuż powyżej górnego poziomego elementu konstrukcji).Naraz uświadomiłem sobie, że jakoś nigdy nie spróbowałem zidentyfikować jednostek, w których jest wyskalowana tarczka regulatora. Ciekawe, czy są to umowne wartości, czy też są to wartości konkretnej skali pomiarowej. 
Związek zmiany długości wahadła ze zmianą szybkości chodu mechanizmu zegarowego jest łatwo wyliczalny, ale, praktycznie, trudny do bezpośredniego zastosowania. Wynika to z tego, że fizyczna długość wahadła nie jest tą, która jest podstawiana do wzorów na obliczanie szybkości chodu. Owa  szybkość jest obliczana dla wartości tzw. zredukowanej długości wahadła, która jest mniejsza niż długość fizyczna i nie ma jednoznacznej formuły przeliczania jednej długości na drugą.

Pozostaje zatem możliwość kierowania się pewną ogólną zasadą. Im dłuższe wahadło tym większa musi być zmiana długości dla uzyskania oczekiwanego efektu zmiany chodu. Przykładowo, dla wahadła sekundowego (długość zredukowana to 994 mm, całkowita fizyczna to zwykle ok. 1050 mm) w celu zmiany chodu o jedną minutę na dobę należy zmienić długość wahadła o 1,35 mm w miarze wahadła zredukowanego. Dla uzyskania takiego samego efektu w przypadku wahadła półsekundowego (długość zredukowana 248,5 mm) wystarczy zmiana długości o 0,34 mm. Te wartości dają pewne pojęcie o tym o ile należy skrócić/wydłużyć wahadło aby uzyskać odpowiedni efekt zmiany szybkości chodu.

Regulacji chodu zegara nie udaje mi się przeprowadzić w jednym podejściu. Zwykle jest to operacja rozłożona na kilka dni (albo i o wiele dłużej). Zaczynam od mniej lub bardziej przypadkowego ustawienia. Przydatne mi są ślady spatynowania na pręcie, na którym jest osadzona soczewka, często wyraźnie widać granicę między tą częścią, która była wewnątrz soczewki i poza nią. Czasami na pręcie są znaczki zostawione przez poprzednich użytkowników wskazujące miejsce soczewki. W razie braku jakichkolwiek przesłanek ustawiam soczewkę w połowie zakresu regulacji.

Uruchamiam mechanizm i obserwuję dokładność chodu. Zdarza się, że już po dwu-trzech godzinach widać wyraźne odstępstwa, czasami dopiero po kilkunastu godzinach. Przeprowadzam korektę, staram się jakoś zapamiętać/zapisać wielkość dokonanej regulacji, na przykład liczbę obrotów śruby lub mierzę przesunięcie soczewki na pręcie. Po kilku/kilkunastu godzinach znowu sprawdzenie dokładności. Zestawienie danych o przeprowadzonej już regulacji z obserwowaną zmianą chodu daje pewne pojęcie o związku regulacja-chód. I tak kolejne powtarzanie tych operacji pozwala na uzyskanie zadowalających efektów. Kolejnym etapem jest sprawdzenie poprawności chodu dla pełnego cyklu pracy zegara, to jest od nakręcenia do nakręcenia. W przypadku trzydziestogodzinnego mechanizmu jest to dosyć szybkie, ale tygodniowy mechanizm to już trochę gorzej: korekta po tygodniu chodu i kolejny tydzień dla sprawdzenia poprawności. Na szczęście (chociaż trochę żałuję) nie miałem jeszcze do czynienia z mechanizmami o miesięcznym chodzie.
Przedstawione do tej pory przykłady regulacji długości wahadła jako wspólną cechę miały to, że regulacja jest realizowana poprzez przesuwanie soczewki na pręcie wahadła. Stosowany bywa także inny system: poprzez zmianę długości wahadła, a dokładnie, długości zawieszki wahadła. Zawieszka to górna część wahadła, która jest elastyczna i przez to umożliwia wahadłu ruch. W przypadku krótkich wahadeł niewielkie zmiany długości powodują znaczące zmiany szybkości chodu i stąd poręczna możliwość wykorzystania tego sposobu.
Zasada działania regulacji długości wahadła poprzez zmianę długości nicianej (powinna być jedwabna) zawieszki polega na nawijaniu/odwijaniu nitki na wałku regulacyjnym. Nitka, zwykle (taka jest zasada), powinna być tak nawinięta żeby obrót wałka w prawo powodował skracanie nitki (przyspieszenie chodu). Ten sposób regulacji jest dosyć charakterystyczny dla zegarów francuskich a także tych kręgów, które się mocno wzorowały na francuskich konstrukcjach (szczególnie zegary wiedeńskie).
Klasyczna konstrukcja francuska w zegarach kominkowych/stołowych: pokrętło regulacji chodu umieszczone jest z tyłu zegara. Jak widać na tym przykładzie pokrętło nie jest oznaczone, ktoś atramentem (to nie był współczesny pisak) opisał sobie kierunki regulacji. Niewątpliwą wadą tej konstrukcji jest to, że w celu przeprowadzenia regulacji cały mechanizm musi być poruszony (zdjęty z kominka czy też konsoli) czego nie da się zrobić bez zaburzenia ruchu wahadła.
O wiele wygodniejsze rozwiązanie: końcówka wałka regulacyjnego jest wyprowadzona na tarczy. Tak, jak w tym wiedeńskim zegarze ramowym.
Inne podobne rozwiązanie: w tarczy zegara (Cederlund, Sztokholm, ok. 1800) jest otwór do pokręcania wałka regulacyjnego. Można użyć kluczyka do nakręcania zegarków kieszonkowych lub też klucz do nakręcania zegara miał dodatkowy kluczyk.
Najczęściej w  angielskich zegarach można spotkać podobną do „nitkowej", jeśli chodzi o zasadę, technikę regulacji długości wahadła tyle, że wahadło ma zawieszkę sprężynkową. Tutaj mam przykład zegara wrocławskiego (był to ośrodek pod silnym wpływem konstrukcji angielskich) zegarmistrza (Ch. G. Gerhart, początek XVIII w.).
Elementem tarczy zegara jest mała tarczka po lewej stronie oznaczona cyframi  od 1 do 12. Wskazóweczka tej tarczki służy do regulacji długości wahadła. Jej przesuwanie powoduje ruch dźwigni, na której jest zamocowana końcówka sprężynowej zawieszki. Zawieszka przechodzi przez szczelinę, która ogranicza jej efektywną długość. W efekcie, ruch dźwigni regulacyjnej powoduje skracanie/wydłużanie zawieszki co oznacza przyśpieszenie/spowolnienie chodu zegara.
2005©2017
  Zb. Roman