In un orologio meccanico, lo scappamento ha lo scopo di mantenere in funzione il bilanciere-spirale e di contarne le oscillazioni.
Per il suo funzionamento, lo scappamento riceve l’energia dal bariletto e lascia periodicamente scappare una piccola parte di questa energia motrice per restituire all’organo regolatore quella che le resistenze passive gli fanno perdere.
Immaginiamo un attimo un gruppo bilanciere-spirale che possa muoversi liberamente, avendo fissato l’estremità della spirale al ponte, e diamo una piccola spinta alla ruota del bilanciere: sarà subito evidente che, grazie al dilatarsi e contrarsi della spirale, il bilanciere ruoterà con ampiezze sempre minori, fino a fermarsi.
In una situazione ideale, priva di attriti, il bilanciere continuerebbe a oscillare all’infinito e noi non avremmo bisogno di fornire energia esterna tramite il bariletto per compensare la perdita di energia del sistema.
Nella realtà, invece, l’ampiezza delle oscillazioni diminuisce seguendo una curva specifica e il valore dello smorzamento è dato proprio dal suo decremento logaritmico.
Le oscillazioni, però, teoricamente saranno sempre della medesima durata, pur diminuendo di ampiezza: diminuisce la velocità angolare di rotazione del bilanciere, ma allo stesso tempo diminuisce la distanza da percorrere e, quindi, ci troviamo in fronte a un fenomeno periodico e isocrono.
Abbiamo usato l’avverbio “teoricamente”, perché l’isocronismo della coppia bilanciere-spirale, o dei pendoli, è un tema molto ampio che meriterebbe un articolo a parte. L’argomento non è solamente per speculazioni accademiche, ma coinvolge alcuni dei “santi graal” dell’orologeria come, ad esempio, quello di trovare un modo di fornire una forza costante al bilanciere.
Il compito dell’ancora, nello scappamento, è quindi fare in modo che le oscillazioni rimangano costanti nel tempo e non si esauriscano dopo poche alternanze (un’alternanza in orologeria è una semi-oscillazione).
La difficoltà consiste nel continuare a rinnovare la spinta, ma allo stesso tempo perturbare il meno possibile l’organo regolatore.
In base al tipo di interazione fra scappamento e organo regolatore, gli scappamenti si suddividono in tre categorie:
- SCAPPAMENTI A RINCULO: Durante il periodo di arresto alla ruota di scappamento è impresso un piccolo movimento di rinculo. Esempio: lo scappamento a verga.
- SCAPPAMENTI A RIPOSO: Una parte dello scappamento, solidale con l’organo regolatore, resta in contatto con la ruota di scappamento durante il periodo di arresto. Esempio: lo scappamento a cilindro.
- SCAPPAMENTI LIBERI: La ruota di scappamento e l’ancora sono mantenute a riposo mentre l’organo regolatore compie liberamente il suo arco supplementare. Esempio: lo scappamento ad ancora svizzero e lo scappamento a Détente.
Scappamenti a rinculo e a riposo alterano troppo l’isocronismo della coppia bilanciere-spirale per poter avere dei segnatempo precisi.
Fra gli scappamenti liberi, quella ad ancora svizzero è il più utilizzato. Grazie alle figure su queste pagine, esaminiamo il moto dello scappamento ad ancora svizzero. Descriviamo le operazioni dello scappamento nella prima metà di un ciclo completo: la seconda metà è simmetrica in ordine inverso. In totale abbiamo 5 urti all’interno di 4 fasi: riposo, disimpegno, impulso e sicurezza.
- Fase di riposo. L’ancora è a contatto con la spinetta di limitazione d’entrata. Un dente della ruota di scappamento è a contatto con la leva d’entrata. La ruota di scappamento e l’ancora sono a riposo. Il bilanciere ruota in senso antiorario.
- Nella fase di disimpegno il bottone del disco entra in contatto con l’ancora. Abbiamo in questa posizione il primo dei 5 urti principali dello scappamento ad ancora. L’ancora si muove in senso orario, disimpegnando la ruota di scappamento. La ruota di scappamento è disimpegnata e inizia a muoversi. Il bilanciere continua a ruotare in senso antiorario.
- Fase di impulso. La ruota di scappamento avanza e un suo dente urta la leva d’entrata. Abbiamo il secondo urto. L’ancora continua a girare in senso orario e urta il bottone del disco, trasmettendo energia al bilanciere e causando il terzo urto. Il bilanciere riceve l’energia e continua a ruotare in senso antiorario.
- Nella fase di sicurezza, la ruota di scappamento continua a muoversi ed entra in contatto con la leva d’uscita, causando il quarto urto. L’ancora entra in contatto con la spinetta di limitazione d’uscita provocando il quinto urto. Sia l’ancora che la ruota di scappamento sono a riposo. Il bilanciere continua a ruotare in senso antiorario fino a raggiungere il suo punto estremo e, successivamente, inizia a ruotare nel senso opposto.
