Ustawianie chodu zegara wahadłowego

Powód zajęcia się ustawianiem chodu zegara wahadłowego jest oczywisty: jeśli ktoś posiada zegar wahadłowy to od czasu do czasu będzie musiał ustawić jego 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 chodził 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.

Wahadło, w najprostszej postaci, to obciążnik, nazywany soczewką wahadła, powieszony za pośrednictwem metalowego/drewnianego pręta, na  elastycznej zawieszce (nitka, blaszka) . 

Wahadło łatwo zauważyć w zegarze, w wielu jest ono bardzo wyeksponowane. Łatwo też zauważyć dźwięk towarzyszący ruchowi wahadła, czyli charakterystyczne tykanie. Ale to nie wahadło jest jego bezpośrednim źródłem. Dźwięk jest akustycznym efektem pracy wychwytu mechanizmu zegarowego, który ściśle współpracuje z wahadłem.

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. Pewna trudność zwykle polega na tym, że wychwyt nie jest widoczny. Można go zobaczyć dopiero po wyjęciu mechanizmu z obudowy, 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 odgłosu tykania określić czy zegar ma poprawny chód. 

W wielu osiemnastowiecznych zegarach wahadło było wyeksponowane w obrębie tarczy zegara w postaci tzw. fałszywego wahadełka. Fałszywego, bowiem nie jest to funkcjonalne wahadło (to jest z tyłu zegara), a rodzaj dekoracji. Było ono umieszczane na jednej osi z rzeczywistym wahadłem.

A tu ilustracja połączenia wahadła z wychwytem typu wrzecionowego. Co prawda to, co widać, jest fałszywym wahadełkiem, ale w ten sam sposób jest połączone rzeczywiste wahadło po przeciwnej stronie mechanizmu.

Zdarzały się też w dziewiętnastym wieku zegary, gdzie w obrębie tarczy zegara wyeksponowany był wychwyt Brocota. 

Termin “wychwyt “ jest używany w dwojakim znaczeniu. 

Po pierwsze, jest nazwą łączną kilku części składowych z których najważniejsze to: koło wychwytowe z zębami i (w tym przypadku) kotwicy z paletami (to te  kiwające się “wąsiki”). Odgłos tykania powstaje w wyniku uderzenia palet o zęby wychwytu.

Po drugie, jest używany w odniesieniu do jednego elementu: kotwicy (w tym przypadku), czyli elementu, który reguluje obrót koła wychwytowego. W tym właśnie sensie będę używać terminu wychwyt .

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 wyjąć z mechanizmu zegara wychwyt to wskazówki zegara pędziłyby jak szalone aż do opadnięcia wag, czy też wyczerpanie się energii sprężyny.

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. Tak wahadło jak i wychwyt wychylają się w płaszczyźnie na boki . Chód zegara jest prawidłowo ustawiony, gdy wychylenia wahadła i wychwytu pokrywają się. Regulacja chodu polega na doprowadzeniu do zgodności tych wychyleń. Dla wahadła punktem odniesienia zakresu wychyleń jest pion zgodny z przyciąganiem ziemskim i do tego też pionu musi  zostać dostosowany zakres wychyleń wychwytu. 

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 koła wychwytowego co, w konsekwencji, uniemożliwia poprawne współdziałanie tych dwu elementów. Kolejną konsekwencją jest zaburzanie przez wychwyt ruchu wahadła. 

Ruch wahadła szybko ustanie. Podobnie jest z wychwytem, jego ruch ustanie ponieważ zostanie zablokowany przez wahadło. W takim przypadku, w ekstremalnej sytuacji, będzie słychać tylko co drugie stuknięcie wychwytu, zwykle głośniejsze niż normalne tykanie. 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. 

Jest to ilustracja przypadku, gdy poprawnie działający zegar przeniesiony w inne miejsce przestaje działać. 

Zatem, regulacja chodu zegara wahadłowego, czyli uzgodnienie wychyleń wahadła z wychyleniami wychwytu, musi także uwzględniać położenie mechanizmu/obudowy zegara. Właściwie regulacji chodu można dokonać poprzez przechylanie na boki mechanizmu/obudowy. Mało kto chciałby mieć taki przechylony zegar (chociaż znam taki przypadek) i stąd przed rozpoczęciem regulacji należy ustawić zegar w pozycji pionowej/poziomej (ja zwykle używam poziomicy).

A teraz kilka przykładów zegarowych tykań. 

Wszystkie odgłosy pochodzą z zegarów, które poprawnie chodzą. Należy jednak wziąć pod uwagę, że są to mechanizmy dosyć wiekowe, ich mechanizmy są zużyte. 

Nagrania wykonywałem prostym sprzętem, więc to też rzutuje na wrażenia odsłuchowe.

Zamieszczone wykresy obrazują natężenie dźwięków i ich rozkład w funkcji czasu (oznaczenia w sekundach na górze wykresu).

Angielski zegar podłogowy (Joseph Rose, ok. 1780), 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. Siła dźwięku jest zróżnicowana (patrz wykres) i niepowtarzalna co, jak sądzę, wynika z niedoskonałości wykonania i zużycia koła wychwytowego.

Tak na marginesie, wskazówka sekundnika nie trafia na kreski tarczy, wynika to z konstrukcji.

Dla porównania kolejny angielski mechanizm zegara podłogowego (Robert Lumpkin, ok. 1730). 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.

A teraz przykłady zegarów z krótszymi wahadłami. 

Zacznę od stołowego zegara (Gotfridt Torborch , ok. 1700). Wahadło tego zegara ma 200 mm długości. Takie wahadło wykonuje nieco ponad dwa wahnięcia (tj. od jednej pozycji skrajnej do drugiej) na sekundę. 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.

Francuski mechanizm z około 1780 roku, nieznany zegarmistrz. 

Interesujący przykład z co najmniej dwu powodów. Można tu zobaczyć rzadko stosowany wychwyt nożycowy i mechanizm jest jednocześnie wahadłem.

Tykanie tego zegara jest bardzo ciche co jest zresztą charakterystyczne dla większości mechanizmów francuskich. 

Najprostszym przypadkiem ustawiania chodu jest zegar, w którym pręt wahadła jest połączony bezpośrednio z wychwytem. Przykładem może tu być zegar talerzowy (Niemcy, koniec XVIII w.). Dodatkowo jest to ciekawy przypadek z dwu powodów. Po pierwsze, zegar jest zawieszany za kółko w górnej części oprawy, a więc nie ma problemu pozycjonowania obudowy. Po drugie, wahadło jest z przodu zegara, przed tarczą i stąd dostęp do niego jest bardzo łatwy. W przypadku tego zegara ustawianie zgodności pionu wychwytu z pionem wahadła jest faktycznie tym samym.

Jedyną trudnością jest to, że nie jest jasne w jakiej pozycji jest wychwyt. Jego obydwie strony powinny być w równych odstępach od stałej części mechanizmu, z którą wychwyt współpracuje (unikam jak mogę terminów technicznych, jednak, tak dla zainteresowanych, ta stała część to koło wychwytowe). Czasami tak się może zdarzyć. Stąd też zawsze zaczynam od lekkiego popchnięcia soczewki wahadła i nasłuchuję. Jeżeli odezwą się dwa stuknięcia to nie jest źle, potrzebne pewnie będzie pewne doprecyzowanie (jeśli zegar źle chodzi).

Może się jednak zdarzyć, że, po takim wstępnym popchnięciu wahadła, usłyszę tylko jedno stuknięcie wychwytu. Oznacza to, że wychwyt jest odchylony od swojej osi. Nie wiadomo tylko w którą stronę. W takiej sytuacji poruszam wahadło ręką i szukam takiej jego pozycji, w której usłyszę stuknięcie. W przypadku takim, jak na ilustracji obok, przechylanie wahadła w prawo nie da żadnego efektu. Natomiast przechylenie w lewo doprowadzi do stuknięcia wychwytu, a wręcz, prowadząc wahadło ręką, można uzyskać obydwa stuknięcia tyle tylko, że obydwa pojawią się na lewo od osi pionowej. Sposobem na doprowadzenie do poprawnego działania w tym przypadku jest wygięcie pręta wahadła w prawo. Zawsze bardzo ostrożnie przeprowadzam to wyginanie. Niebezpieczeństwo polega na tym, że można uszkodzić połączenie osi wychwytu z prętem wahadła, albo wręcz uszkodzić wychwyt. Żeby się przed tym ustrzec zawsze przytrzymuję pręt wahadła tuż u nasady od strony wychwytu (przydatne bywają szczypce) i wtedy wyginam. Ugięcie staram się wykonać jak najbliżej nasady, mniej jest wtedy widoczne.  

Trudno jest przewidzieć konieczną wielkość ugięcia, trzeba do tego dojść kolejnymi próbami. Uginam odrobinę, popycham wahadło i nasłuchuję. Celem jest osiągnięcie równo brzmiących uderzeń obydwu stron. 

W przeciwieństwie do zegara talerzowego we wszystkich pozostałych przypadkach praktycznie zawsze pierwszym etapem regulacji zegara jest prawidłowe ustawienie skrzyni zegara. Fatalnie wygląda krzywo stojący zegar podłogowy, czy też krzywo wiszący zegar ścienny. A i zegary stołowe/kominkowe krzywo stojące wyglądają źle. W przypadku francuskich zegarów kominkowych często problemem jest także mechanizm zegara, a wraz z nim tarcza, przesuwające się w obudowie. Najpierw ustawiam we właściwy sposób skrzynię zegara i, jeśli jest taka możliwość (w przypadku angielskich zegarów podłogowych i tych francuskich wspomnianych powyżej jest to normą) także mechanizm wewnątrz obudowy. Niektóre skrzynki/obudowy zegarów mają regulowane nóżki ułatwiające ustawianie, ale zwykle stosuję różnego rodzaju podkładki, trzeba je tylko ewentualnie odpowiednio zamaskować. 

Chociaż jest to wbrew temu, co napisałem powyżej, to muszę wspomnieć o możliwości ustawienia chodu zegara poprzez przechylanie skrzynki, czy też obudowy. Jest to przydatne w pewnych sytuacjach. Przykładowo, w czasie zakupu zegara, który  „nie chodzi". Można nie mieć możliwości grzebać w zegarze, a poruszenie obudową można nawet dosyć dyskretnie wykonać. Gorzej gdy ta możliwość ustawienia chodu jest wykorzystywana jako zasadnicza metoda. Znajomi (może im się ta pisanina przyda?) mają zegar ścienny i wyregulowali jego chód poprzez przechylenie skrzynki, bowiem inaczej nie umieli tego zrobić. Nie jest to chyba najlepszy sposób.

Regulacje chodu zegarów z wahadłem na stałe połączonych przeprowadza się tak samo jak w zegarze talerzowym tyle tylko, że dostęp do pręta wahadła nie jest tak łatwy (mechanizm jest w głębi skrzynki). 

Nic dziwnego, że pręty wahadeł tych zegarów są często takie powykrzywiane. Jeśli wyprostować (żeby było ładnie) taki pręt wahadła działającego zegara to z pewnością przestanie on działać. Te wszystkie wygięcia zwykle staram się wykonać jak najbliżej góry pręta, o wiele mniej to widać, a i ugięcie dla uzyskania danego efektu może być mniejsze, niż gdyby je zrobić w pobliżu soczewki whadła.

Regulację chodu zegara z wahadłem zawieszanym wykonuję się poprzez wygięcie pręta wychwytu, który jest właściwie takim małym wahadełkiem. Pręt wychwytu w dolnej części ma widełki, za pośrednictwem których łączy się z wahadłem. Wahadło, poprzez sprężynkę, jest zawieszone na wieszaku.

  Wychwyt z prętem

  (po przejściach).

Bardzo charakterystyczny dla mechanizmów francuskich (i naśladujących je), stosowany gdzieś do połowy 19 wieku, system wieszania wahadła na nitce jedwabnej. Pręt wahadła zakończony jest haczykiem, która zaczepia się o nitkę. Inną charakterystyczną cechą jest to, że widełki przypominają widły (pewnie od tego rozwiązania wzięła się ta nazwa). Regulacja także w tym przypadku polega na wyginaniu pręta.

Pręt wychwytu, nawet w przypadku tak masywnej konstrukcji jak w tych angielskich mechanizmach, łatwo ulega deformacjom w czasie nieostrożnego transportu/przenoszenia. Podejmując ewentualne próby wyprostowania trzeba być bardzo ostrożnym, bowiem można uszkodzić wychwyt.

A tu dwa przykłady, można wręcz powiedzieć, o wiele bardziej technicznie zaawansowanych rozwiązań regulacji położenia widełek, regulacja za pomocą śruby. To rozwiązanie często spotykane w dziewiętnastowiecznych zegarach, szczególnie wiszących (z lewej strony). Rzadziej w kominkowych (z prawej). Pokręcanie śruby powoduje przesuwanie widełek w stosunku do pręta wychwytu (co jest analogiem wyginania pręta). Wygląda to na wygodniejsze i dające precyzyjniejsze możliwości regulacji rozwiązanie, niż wyginanie pręta. Rzecz tylko w tym, że te rozwiązania są zazwyczaj w konstrukcjach zegarowych, gdzie dostęp do tych regulacji jest bardzo trudny. W ściennym zegarze wahadło jest wieszane na tylnej ścianie skrzynki, następnie mechanizm jest mocowany na wspornikach i dopiero wtedy można regulować (i trzeba się bardzo pilnować by nie poruszyć skrzynki co przy otwartych drzwiczkach jest dosyć trudne). Mechanizm zegara kominkowego jest zwykle w bardzo  „ciasnej" obudowie. W obydwu przypadkach trudno jest w łożyć rękę i dostać się do pokręteł, a i kontrola wzrokowa zwykle nie jest możliwa.

Regulacja chodu zegara wymaga wiele cierpliwości i nierzadko jest czasochłonna. Każdy zegar niesie ze sobą pewne specyficzne trudności. W przypadku angielskiego zegara podłogowego regulację można przeprowadzać tylko stojąc na drabinie/stołku i miejsca, gdzie można operować rękami w czasie wyginania pręta wychwytu jest bardzo mało.

2005                    2021

©Copyright Zbigniew Roman, kontakt