Stabilito in maniera univoca come si genera la forza motrice necessaria al corretto funzionamento di un orologio da polso, equipaggiato da un sistema a carica manuale, prenderemo ora in esame come questa energia consente il moto al nostro segnatempo.
Cominciamo con un brevissimo riepilogo per quanti non hanno visionato gli articoli precedenti, Il “carburante” necessario a far oscillare l’ orologio ha origine da una molla con sviluppo concentrico, contenuta e protetta all’ interno in un apposito involucro meccanico denominato Bariletto. Avvolgendosi al suo interno grazie alla rotazione di un asse, che noi stessi attiveremo nell’operazione di carica, raggiunta la sua massima compressione, si arresterà e svolgendosi trascinerà anche il bariletto il quale provvisto di una dentatura esterna darà vita a tutto il meccanismo.
La forza ottenuta non è applicata direttamente sull’ organo regolatore (bilanciere) ma opportunamente ridotta e resa il più costante possibile. Il compito è affidato ad una serie di ingranaggi meccanici, questi consentono di realizzare delle trasmissioni di moto precise ed affidabili. Inoltre dove necessario è possibile produrre delle variazioni sia di velocità sia di “coppia”.
Vediamo nel dettaglio come si compone La ruota di un orologio. Questo ingranaggio rotativo è principalmente formato da due parti : la ruota dentata ed il pignone, questi vengono uniti tra loro attraverso un procedimento meccanico estremamente preciso e robusto detto Calettatura. La parte centrale, che farà da struttura portante, si ottiene da una barretta cilindrica, in acciaio, dove si ricavano per asportazione di materiale l’ asse di rotazione, i perni ed il pignone, le cui sagome dei denti prendono il nome di “Ali” . La ruota dentata è ricavata invece in una lega di ottone particolare detto appunto da orologeria, la sua caratteristica risiede nell’aggiunta di una piccola percentuale di Piombo, 2 – 3 %, che ne rende possibile la lavorazione tramite macchine utensili. Ad esempio il Cu-Zn37-Pb2 dove Il truciolo di risulta non forma i classici filamenti allungati, propri dell’ ottone generico, che ostacolano determinate tecniche produttive in serie.
La semplicità delle forme di una ruota dentata, cui siamo abituati dato il suo largo impiego, non deve però trarci in inganno infatti dietro alla sua realizzazione si celano calcoli complessi e laboriosi. Soprattutto quelle che riguardano l’orologeria in quanto il perseguire la massima precisione è l’obbiettivo principale. Il movimento tra i denti delle ruote presenta un deprecabile inconveniente di strisciamento tra i fianchi dei denti stessi e quindi il punto di contatto si muove lungo la linea d’ ingranamento, questo determina una variazione continua tra esso ed i centri delle ruote causando una variabilità di costanza nel rapporto di trasmissione.
La soluzione è nel profilo del dente ed è proprio su quest’ultimo che gli Ingegneri lavorano per ottenere la trasmissione “ perfetta”. E’ dimostrato, infatti, che i profili non sono altro che delle “curve” dove l’ ingranamento ideale si raggiunge quando il loro punto di contatto corrisponde esattamente al punto di tangenza tra le due circonferenze “primitive” delle ruote stesse.
Il “cerchio primitivo” è una circonferenza teorica di riferimento in base alla quale si determina l’accoppiamento tra gli ingranaggi. Il taglio attualmente più utilizzato nella produzione di serie e quello in grado di generare una sagoma detta “Evolvente” ma grandi Maison come la Patek Philippe ne utilizza un tipo, ovviamente coperto da brevetto, con profilo ulteriormente ottimizzato.
Il “treno di ruote”, termine che in meccanica indica un insieme d’ingranaggi ben concatenati tra loro, nel nostro orologio di base il “Solo Tempo” e sempre composto di 4 ruote :
- La prima ruota, nei casi più tradizionali di costruzione occupa la posizione centrale della platina quindi è detta anche ruota di centro.
- La ruota intermedia.
- La ruota dei secondi.
- La ruota di scappamento
Questa sequenza rimane invariata in pratica su tutti i calibri indipendentemente dalle dimensioni, e tenendo ben presente che l’ingranamento, nell’orologio, avviene sempre tra i denti della ruota e le ali del pignone ( dell‘ ingranaggio successivo) si comprende come sia possibile da parte del riparatore districarsi tra la moltitudine di meccanismi moderni o del passato in circolazione. E’ ovvio che il lavoro di manutenzione di un orologio vada ben oltre il semplice smontaggio e rimontaggio, come un gioco della Lego, ma imparare e memorizzare alcuni semplici principi di base sono sicuramente di ausilio per tutti gli Apprendisti alle prime esperienze e per chi desideri capire bene come funziona l’orologio.
Quindi : i denti del bariletto nelle ali del pignone dell’ ruota prima (o di centro), i denti di questa nel pignone della ruota media la cui dentatura ingranerà nel pignone dei secondi ed i suoi denti nel pignone della ruota di scappamento. Tale sistema non è casuale ma regolato dal “Rapporto Moltiplicativo”, difatti se la ruota conduttrice è più grande (maggior numero di denti) rispetto a quella condotta (meno denti), per un solo giro della prima la seconda ne farà molti di più e così di seguito, aumentando le ruote, i giri si moltiplicheranno.
E’ proprio grazie a questo, infatti, che progettisti hanno lasciato invariato il numero delle ruote, mantenendo così le misure dei calibri per orologio da polso entro determinate misure, e per aumentare il valore delle Alternanze orarie costruendo “ semplicemente” ruote con numero di denti ed ali maggiori.
Prendiamo ad esempio un orologio che lavora a 18.000 Ah per un 1 giro della sua ruota prima la ruota di scappamento (l’ultima del treno) ne farà ben 600. Basterà, ovviamente solo per le dinamiche concernenti il rotismo, incrementare le dentature di ruote e pignoni per ottenere 21.600 Ah lasciando invariato il numero totale delle quattro ruote.
Per la produzione in serie degli ingranaggi si utilizzano processi differenti in funzione dei costi e dei requisiti di precisione. Quello ad “inviluppo”, ottenuto con un movimento reciproco tra l’utensile chiamato “creatore” e la ruota stessa, con un azione simile all’ingranamento, consente ottimi risultati, ma vengono utilizzate anche altre tecniche come la Tranciatura, la Siterizzazione e lo Stampaggio.
La costruzione artigianale di una singola ruota comporta invece una lavorazione più lunga che non si addice agli standard economici delle grandi quantità. Il fascino di quest’operazione però resta sicuramente ineguagliato, per tutti gli appassionati della micro meccanica di precisione. L’orologiaio vede nascere un singolo dente alla volta attraverso l’azione combinata della fresa a “modulo” e del Divisore e solamente grazie ai suoi calcoli e la sua esperienza, nell’ uso del tornio o della fresatrice, dopo un giro di 360° dello sbozzo liscio si ottiene una perfetta ruota dentata.
Il Treno di ruote una volta montato sulla Platina è mantenuto ben in sede da un apposito ponte che ne impedisce lo spostamento ma nello stesso tempo ne deve garantire sia il “gioco” assiale che laterale. Un serraggio troppo forte impedisce il corretto scorrimento degli ingranaggi causando funzionamenti anomali o peggio il blocco del meccanismo stesso. Un altro problema affrontato dagli Orologiai del passato è l’attrito che si genera quando il perno di una ruota gira nella sua sede ricavata nella Platina e nel ponte di alloggiamento. Genialmente risolto con l’introduzione dei rubini è senza dubbio una storia affascinante che proseguiremo nel prossimo articolo!
