Ustawianie chodu zegara wahadłowego.

Powodów zajęcia się specyficznie ustawianiem chodu zegara wahadłowego jest kilka. Po pierwsze, zegary mechaniczne z innymi regulatorami, gdzie najpopularniejszym jest regulator balansowy (taką konstrukcję miały powszechne w użyciu budziki i inne zegary domowe zanim nie rozpowszechniły się czasomierze elektroniczne) nie wymagały żadnej obsługi (poza regulacją szybszy-wolniejszy chód), którą właściciel musiałby przeprowadzać. Są, co prawda, jeszcze inne niewahadłowe regulatory (szczecinowe czy też kolebnikowe) ale są one niezmiernie rzadkie. Po drugie, zegary wahadłowe są moim głównym obiektem zainteresowania. No i wreszcie po trzecie, jeśli ktoś posiada zegar wahadłowy to od czasu do czasu będzie musiał zapewne ustawić chód. Co ważne, nie dotyczy to sytuacji jakiejś awarii i nie można też tego nazywać naprawą a wręcz więcej, po to żeby sens miało ustawianie chodu mechanizm zegara musi być sprawny, poprawnie działający. Z łatwością mogę sobie wyobrazić przypadek (a nawet nie muszę sobie wyobrażać, byłem tego świadkiem), że zegar, który chodził w jednym miejscu, przeniesiony w inne przestaje chodzić. Tak się może zdarzyć także w przypadku przyniesienia zegara wprost od zegarmistrza.
Potrzeba ustawiania chodu zegara pojawia się zazwyczaj w związku z przenoszeniem zegara czy też przypadkowym jego poruszeniem. Chociaż zdarzają się też przypadki samoistnego "przemieszczenia się" zegara. Niedawno miałem problem z masywnym podłogowym zegarem, który przez wiele lat w jednym miejscu poprawnie chodził i naraz coś się stało. Chód ustawał, czasami po kilku godzinach a czasami po dwóch-trzech dniach (zegar jest tygodniowy). Przejrzałem mechanizm i nic niepokojącego nie znalazłem. Czasami było trochę lepiej a to znowu bardzo źle. I tak gdzieś po trzech miesiącach przypadkowo wpadłem na rozwiązanie: skrzynia zegara najwyraźniej w którymś miejscu rozeschła się i straciła stabilność, nieznacznie się kiwała ale prawdopodobnie na tyle, że ciężkie wahadło mogło powodować odchodzenie od stałej pozycji. Po zlikwidowaniu chybotliwości, wystarczyły tekturowe podkładki pod nogę, zegar chodzi od kilku miesięcy bez najmniejszych problemów. Innym przykładem jest zegar ścienny mojego przyjaciela. Ten zegar wisi tuż koło drzwi w jego pracowni i zdarza się, że mocniejsze trzaśnięcie drzwiami (przeciąg?!) powoduje, że zegar się zatrzymuje. Niektóre zegary są bardziej wrażliwe na tego typu zdarzenia, inne mniej. W znacznym stopniu zależy to od konstrukcji mechanizmu zegara. W każdym razie mam wrażenie, że o wiele bardziej wrażliwe na odchylenia od prawidłowego ustawienia są zegary z długimi wahadłami (stojące, wiszące) niż te z krótkimi (stołowe, kominkowe) ale nie jest to reguła bez wyjątków.
Zegary z wahadłami połączonymi na stałe są kłopotliwe w przypadku przenoszenia, przewożenia, chociaż można sobie łatwo z tym poradzić chociażby dlatego, że zwykle są to zegary typu stołowego. Wahadło, rozkołysane poza normalny zakres pracy, może spowodować uszkodzenia mechanizmu albo rozregulowanie. Szczęśliwie soczewki tych wahadeł są bardzo lekkie, a więc szkody nie będą też znaczne. W bardzo wielu przypadkach na tylnej płycie zegara jest specjalny haczyk, o który może być zaczepiony pręt wahadła i w ten sposób będzie ono unieruchomione. W razie braku takiego haczyka można unieruchomić wahadło w inny sposób, przykładowo przywiązując delikatnie miękkim drucikiem.
Wygodniejsze/bezpieczniejsze dla przemieszczania są zegary z zawieszanym wahadłem pod warunkiem, że zdejmie się wahadło z wieszaka. Soczewki tych wahadeł są dosyć ciężkie i mogą, przy nieuważnym obchodzeniu się, wyrządzić sporo szkody. Kłopot tylko w tym, że w bardzo wielu zegarach zdjęcie wahadła wcale nie jest prostym zadaniem jeżeli się nie zna sposobu zawieszenia. Zazwyczaj, w przypadku nieznanego mi mechanizmu, przez dłuższą chwilę przyglądam się jego konstrukcji zanim zabiorę się do zdejmowania czy też zakładania wahadła.
Przykład zegara z wahadłem połączonym na stałe z mechanizmem. Wahadło jest bardzo lekkie (zwykle rzędu 20 gramów) i ma wieszak, z którego warto korzystać w czasie przenoszenia zegara. Natknąłem się kiedyś na informację, że w osiemnastym wieku (z tego czasu pochodzi ten zegar Krosza) dosyć często przenoszono zegary. Powodem było to, że zwykle w domu był jeden zegar i wędrował on z salonu do sypialni itd. Stąd taki wieszak na wahadło był potrzebny właściwie na co dzień.
Ozdobne wahadło francuskiego zegara z początku dziewiętnastego wieku. W tym czasie to już zapewne nie robiono zegarów z wahadłem połączonym na stałe, wynikało to ze zmian w konstrukcji mechanizmu. To wahadło jest wyjątkowo ozdobne, modne były ówcześnie obudowy zegarowe z wyeksponowanym wahadłem. Ciekawym elementem tego wahadła jest rozbudowany pręt wahadła. Niestety jest to tylko ozdoba. Rzecz w tym, że ta rozbudowana konstrukcja drutów mosiężnych i stalowych imituje kompensacyjny pręt wahadła. Takie kompensacyjne pręty, które minimalizowały zmiany długości wahadła pod wpływem zmian temperatury, były stosowane w bardzo dokładnych zegarach. W tym przypadku ta funkcja kompensacyjna nie jest realizowana. Wahadło, tak na prawdę, wisi na pojedynczym pręcie stalowym, ale zegar i tak chodzi bardzo dokładnie.
Trochę straszę konsekwencjami  nieostrożnego obchodzenia się z wahadłowymi zegarami, ale oczywiście nie jest to takie niebezpieczne. Wystarczy tylko wyobrazić sobie, że się przenosi naczynie po brzegi wypełnione wodą i nie chce się uronić nawet kropli i podobnie trzeba przenosić zegar z niezabezpieczonym wahadłem.
To na tyle tych ubocznych niejako uwag na marginesie ustawiania chodu zegara.
Wahadło w najprostszej postaci to obciążnik, nazywany soczewką wahadła, na metalowym/drewnianym pręcie. Bywają też wahadła bardzo ozdobne. Z punktu widzenia obsługi zegara najważniejsze jest to, czy wahadło jest połączone na stałe z mechanizmem zegarowym czy też jest zawieszane.

Wahadło w zegarze mechanicznym współpracuje bezpośrednio z wychwytem. Wychwyt to ten element zegara, który jest źródłem odgłosu powszechnie nazywanego tykaniem zegara. Wychwyt razem z wahadłem decydują o poprawności chodu zegara i obydwa te elementy muszą być w stosunku do siebie we właściwym układzie by ową poprawność zapewnić. Ustawianie chodu zegara polega właśnie na doprowadzeniu do poprawnego ułożenia wychwytu i wahadła względem siebie. Pierwsza trudność zwykle polega na tym, że wychwyt nie jest widoczny. Można go zobaczyć dopiero po wyjęciu mechanizmu ze skrzynki a i to czasami nie jest łatwo go zobaczyć, ponieważ jest przysłaniany innymi elementami mechanizmu, ot choćby dzwonkiem. Szczęściem, do ustawiania chodu nie jest potrzebna obserwacja wychwytu, zmysł wzroku niewiele tu pomoże o wiele ważniejszy jest słuch. Mając pewną wprawę można na podstawie samego odgłosu tykania określić czy zegar jest poprawnie ustawiony.
 Nie wiem jakie jest pochodzenie słowa "wychwyt", ale wyobrażałbym sobie, że jego użycie wzięło się oto stąd, że ten element wychwytuje energię napędu i w ten sposób ją uwalnia. Jeśli wychwyt jest unieruchomiony to mechanizm zegara pozostaje w bezruchu, energia napędu nie może przesuwać wskazówek zegara. W tym też sensie jest on analogiem zaworu pośredniczącego między napędem a wskazówkami. Wahadło decyduje o działaniu tego zaworu, a dokładnie, od jego długości i konstrukcji mechanizmu danego zegara, zależy to, o ile przesuną się wskazówki na tarczy zegara. I jeszcze jedna (chyba już ostatnia!) komplikacja tego związku wahadła z wychwytem: wahadło, poprzez wychwyt, otrzymuje od mechanizmu napędowego zegara energię potrzebną do utrzymania ruchu. Zatem, podsumowując, wahadło reguluje działanie wychwytu, a wychwyt bierze udział w podtrzymaniu ruchu wahadła.
W bardzo, bardzo uproszczony sposób (a nie chodzi mi tu o szczegóły techniczne a o ideę działania) można sobie wyobrazić wychwyt jako wahadło odwrócone do góry nogami. Podobnie jak wahadło, wychwyt przechyla się w płaszczyźnie na boki o równe odległości w stosunku do swojej osi. Podobnie wahadło też ma swoją oś. Chód zegara będzie prawidłowo ustawiony, gdy obie te osie będą się pokrywały. Regulacja chodu polega na doprowadzeniu do zgodności tych osi. Dla wahadła jedyną możliwą osią jest pion zgodny z przyciąganiem ziemskim i do tego też musi zostać dostosowane położenie wychwytu.
Na rysunku z prawej przedstawione jest schematycznie pożądane wzajemne położenie wychwytu i wahadła, osie pionów wahadła i wychwytu pokrywają się, chód będzie prawidłowy.
A to jest ilustracja sytuacji gdy pion wychwytu nie pokrywa się z pionem wahadła. W takim przypadku zaburzane jest właściwe położenie wychwytu w stosunku do innych elementów mechanizmu zegarowego co, w konsekwencji, uniemożliwia prawidłowy chód zegara. Znowu odwołam się do analogii z wahadłem. Wychwyt w niewłaściwej pozycji w stosunku do mechanizmu zachowuje się tak, jak wahadło, które ma z jednej strony ograniczony swobodny ruch, przykładowo stuka o ścianę. Ruch takiego wahadła bardzo szybko ustanie. Podobnie jest z wychwytem, jego ruch ustanie ponieważ będzie zaburzone przekazywanie energii podtrzymującej ruch wahadła. W takim przypadku, w ekstremalnej sytuacji, będzie słychać tylko co drugie stuknięcie wychwytu, zwykle bardzo głośne. Oczywiście są także możliwości pośrednie, słychać każde stuknięcie z tym, że bardzo się od siebie różnią. Jedno jest o wiele głośniejsze od drugiego. Zwykle o takim chodzie mówi się, że zegar kuleje.
Tutaj mamy do czynienia z przypadkiem, gdy piony wahadła i wychwytu pokrywają się, ale mechanizm jest przekrzywiony i wychwyt nie będzie mógł spełniać swojej funkcji. Efekt będzie podobny jak w przypadku gdy piony wychwytu i wahadła nie pokrywają się, zegar będzie kulał i jego chód ustanie.
A teraz kilka przykładów zegarowych tykań. Wszystkie odgłosy pochodzą z zegarów, które poprawnie chodzą przez dłuższy czas (kilka lat) co wydaje się być dowodem prawidłowego ustawienia chodu.
Angielski zegar podłogowy (Obed Cluer, ok. 1730), mechanizm z sekundowym wahadłem, a więc odstęp pomiędzy poszczególnymi uderzeniami wychwytu wynosi 1 sekundę. Jest to przykład typowego dźwięku tik-tak, uderzenia jednej strony wychwytu wyraźnie różnią się od uderzeń drugiej. Dobrze to widać na wykresie, co drugie uderzenie ma niższy poziom głośności.
Dla porównania kolejny angielski mechanizm zegara podłogowego (Robert Lumpkin, ok. 1750). Ten mechanizm ma o wiele równiejsze tykanie, jest ono bliższe tak-tak (czy jak kto woli tik-tik) co jest bardziej pożądane bowiem oznacza, że obydwie strony wychwytu pracują z podobnym uderzeniem. Wyraźnie jednak słychać metaliczne pobrzękiwania, na wykresie widoczne jako przedłużenie dźwięku. Nie brzmią one zbyt ładnie a są wynikiem tego, że do wychwytu jest dołączony tzw. automat: postacie widoczne w okienkach w tarczy zegara kołyszą się, jakby na huśtawce, w rytm tykania zegara.
Z ciekawości spróbowałem zaburzyć pracę tego zegara poprzez przechylenie mechanizmu (jest tak zamontowany, że było to łatwe). Pod jeden bok mechanizmu podłożyłem listewkę o grubości 5 mm.
Chód natychmiast się zmienił, zegar zaczął kuleć. Wyraźnie to słychać i widać to na wykresie. Różnice w natężeniu głośności między uderzeniami stron wychwytu zwiększają się a i odstępy czasowe między poszczególnymi uderzeniami przestają być równe . Nie zostawiłem tego zegara w tym okropnym stanie na długo, ale podejrzewam, że mógłby on tak dalej
"chodzić". Jeżeli przechyliłbym mechanizm jeszcze bardziej to słychać byłoby tylko uderzenie jednej strony wychwytu i wahadło bardzo szybko przestałoby się wychylać.
Inną kwestią jest to, że te dwa mechanizmy, bardzo podobne do siebie konstrukcyjnie, brzmią inaczej ponieważ jeden jest umieszczony w skrzyni (Cluer), i nagranie robiłem wewnątrz skrzyni, a drugi jest bez skrzyni, co pozbawia go efektów pudła rezonansowego, dźwięk chodu jest wyraźnie cichszy.
A teraz przykłady zegarów z krótszymi wahadłami. Zacznę od stołowego zegara (Gotfridt Torborch , Monachium, ok. 1700). Wahadło tego zegara ma około 20 cm długości. Nie podaję tej długości dokładnie, ponieważ właściwie nie jest to możliwe. Rzecz w tym, że długość wahadła, decydująca o częstotliwości uderzeń wychwytu, jest wartością trudno mierzalną fizycznie, bowiem jest to odległość od punktu zawieszenia wahadła (a dokładnie punktu ugięcia nitki czy też sprężynki, na której wahadło wisi) do środka wahania wahadła, który jest w pobliżu środka ciężkości wahadła. Podanie całkowitej długości wahadła nie daje żadnej informacji ponieważ, powiem to jeszcze raz inaczej, jego działanie zależy nie tylko od tego parametru, ale także od wagi soczewki, wagi pręta i elastyczności zawieszenia. Stąd też podaję tylko takie orientacyjne dane.
Wahadło długości około 20 cm wykonuje nieco ponad dwa wahnięcia (tj. od jednej pozycji skrajnej do drugiej) na sekundę, czyli trzy uderzenia. Widać to dobrze na wykresie dźwięku tego zegara. Mimo znacznego wieku chód zegara jest dosyć równy. Mam wrażenie, że ten nieco sinosuidalny kształt obrysu wykresu dźwięku jest związany z charakterem wychwytu zastosowanego w tym zegarze. Chyba się temu poprzyglądam w kolejnych zegarach bowiem to analizowanie wykresów dźwięku chodu zegara sprawia interesujące wrażenie jako narzędzie do analizy pracy wychwytu. Nigdy wcześniej nie przyglądałem się w ten sposób pracy zegara.
Nie wdając się w zbytnie szczegóły, działanie wychwytu może być rozumiane jako rodzaj zaworu, który pozwala mechanizmowi napędowemu (obciążnik czy też sprężyna) przesuwać wskazówki na tarczy zegara. Wahadło decyduje o tym czy ten zawór jest zamknięty czy też otwarty a w konsekwencji, czy wskazówka się przesunie czy też nie. Gdyby nie było wychwytu to wskazówki zegara pędziłyby jak szalone aż do opadnięcia wag czy też wyczerpanie się energii sprężyny.
A to najmłodszy z prezentowanych tutaj przykładowych zegarów. Nie ma żadnych oznaczeń, podejrzewam, że to wyrób niemiecki gdzieś tak około 1900 roku. To ścienny zegar mojej Żony, Jej ulubiony z pewnych sentymentalnych względów, nazywa go Mundek i niech tak będzie. Ma zupełnie przyzwoity chód, ale jest bardzo wrażliwy na ustawienie, niewielkie odsunięcie od jedynej właściwej pozycji i od razu niemiłosiernie kuleje i szybko zatrzymuje się. Żeby nie trudzić się w czasie kolejnych ustawiań (a łatwo go poruszyć, choćby w czasie nakręcania) zrobiłem na ścianie małe znaczki ołówkiem, które pokazują gdzie powinna być skrzynka. Jedynym felerem dźwięku tego zegara (tak, dźwięk zegara powinien być także ładny) jest łatwo słyszalny blaszany podźwięk, który bierze się z wibracji soczewki. Taki jest feler tych lekkich, blaszanych soczewek.
Jakoś trudno mi było wyobrazić sobie ten mały przegląd tykania zegarów bez mechanizmu francuskiego. Te kominkowe zegary francuskie z dziewiętnastego wieku są bardzo często spotykane. Są to bardzo solidnie wykonane mechanizmy i zwykle mają bardzo ładny chód. Tak też jest z tym mechanizmem (Cailly, ok. 1800). Co prawda wykres dźwięku chodu tego zegara wskazuje na wyraźną nierównomierność pracy, sam byłem zdziwiony, gdy to zobaczyłem. Uświadomiłem sobie jednak, że po to by było coś widać na wykresie to musiałem dosyć znacznie wzmocnić nagranie chodu. W ten sposób bardzo uwypukliłem nawet najmniejsze różnice między poszczególnymi uderzeniami wychwytu.
Animacja po najechaniu wskaźnikiem myszy, ten rysunek i trzy kolejne.
2005©2017
  Zb. Roman