Come funziona un orologio meccanico?

Un orologio meccanico non ha batteria, né circuito, né cristallo di quarzo. Va avanti grazie a un nastro di metallo avvolto a spirale, una manciata di ruote dentate e una minuscola ruota che oscilla avanti e indietro più volte al secondo. Tutto qui. Eppure uno buono tiene il tempo con uno scarto di pochi secondi al giorno.

Una volta capiti i cinque o sei elementi in gioco, ogni orologio meccanico diventa chiaro, da un vintage elegante a carica manuale a un moderno diver automatico. Ecco tutto quanto, nell’ordine in cui scorre l’energia.

La versione breve

Un orologio meccanico fa tre cose, una dopo l’altra:

1. Accumula energia: girando la corona si avvolge una molla, la molla di carica.
2. La trasmette: la molla si distende lentamente e fa girare una catena di ruote dentate, il ruotismo.
3. La rilascia a fette uguali: lo scappamento e il bilanciere liberano le ruote un piccolissimo passo alla volta, a ritmo costante. È quel ritmo a farne un orologio e non una trottola.

Le lancette sono semplicemente fissate a ruote che, guarda caso, compiono un giro all’ora e uno ogni dodici ore.

1. La molla di carica: la batteria dell’orologio

La molla di carica è un nastro lungo e sottile di lega temprata, avvolto dentro un piccolo tamburo chiamato bariletto. Quando giri la corona (o quando oscilla il rotore di un automatico) stringi la molla. Mentre si distende lentamente fa girare il bariletto, e il bordo dentato del bariletto muove tutto il resto.

Il tempo per cui una molla riesce a far funzionare l’orologio è la riserva di carica. La maggior parte degli orologi arriva a circa 40 ore; alcuni usano una molla più lunga, o più bariletti in serie, per funzionare otto giorni. Un rocchetto con il suo cricco impedisce alla molla di srotolarsi all’indietro appena lasci la corona: sono gli scatti che senti mentre carichi.

2. Il ruotismo: trasformare la forza in tempo

Il bariletto gira lentamente e con molta forza. Il ruotismo, di solito quattro ruote chiamate ruota di centro, ruota mediana, ruota dei secondi e ruota di scappamento, la trasforma in un moto più veloce e più dolce. Ogni ruota ingrana con un piccolo ingranaggio, il pignone, della ruota successiva, e i rapporti sono scelti in modo che:

• la ruota di centro compia un giro all’ora (di solito porta la lancetta dei minuti),
• la ruota dei secondi compia un giro al minuto (spesso porta la lancetta dei secondi: ecco perché i quadrantini dei piccoli secondi stanno là dove capita quella ruota),
• la ruota di scappamento giri veloce, un dente alla volta.

Lasciata a sé stessa, la molla farebbe girare questo ruotismo in una frazione di secondo e scaricherebbe l’orologio. Qualcosa deve trattenerla.

3. Lo scappamento: rilasciare l’energia a fette

Lo scappamento è la parte ingegnosa. Nella maggior parte degli orologi moderni è uno scappamento ad ancora svizzero: una ruota di scappamento con denti dalla forma strana e una piccola àncora, che dell’ancora ha la forma, con due «palette» in rubino.

L’àncora oscilla da un lato all’altro. A ogni oscillazione una paletta lascia passare un dente della ruota di scappamento e l’altra blocca quello successivo. Il ruotismo avanza di un solo passo, poi si blocca di nuovo. Quel blocca-e-rilascia è il tic che senti, ed è il motivo per cui la lancetta dei secondi di un orologio meccanico avanza a piccolissimi scatti e non con uno scorrimento davvero continuo.

Lo scappamento fa anche un secondo lavoro: ogni dente, scivolando via, dà all’àncora una piccola spinta, che l’àncora passa al bilanciere. È quella spinta a mantenere il bilanciere in oscillazione.

4. Bilanciere e spirale: il battito del cuore

Il bilanciere è un piccolo anello appesantito che oscilla avanti e indietro su un perno. Una sottilissima molla a spirale, la spirale (o spirale del bilanciere), lo richiama ogni volta verso il centro, così oscilla a ritmo costante: come un pendolo, ma capace di funzionare in qualsiasi posizione.

Ogni oscillazione del bilanciere dà un colpetto all’àncora, che libera la ruota di scappamento di un dente. È quindi il bilanciere a dare il ritmo a tutto l’orologio. La maggior parte degli orologi moderni batte 21.600 o 28.800 volte all’ora: sono 6 o 8 scatti della lancetta dei secondi ogni secondo. Che cosa significano questi numeri lo spieghiamo in la frequenza dell’orologio spiegata.

La precisione dipende da quanto è regolare l’oscillazione del bilanciere. Temperatura, magnetismo, posizione dell’orologio e carica residua della molla la influenzano tutte un po’. L’orologiaio «regola» un movimento intervenendo sulla lunghezza attiva della spirale finché l’orologio non anticipa né ritarda.

5. I rubini: perché dentro un orologio ci sono pietre

Nei punti in cui ruotano i perni delle ruote, e sulle palette dell’àncora, gli orologi usano minuscoli rubini sintetici. Il rubino è durissimo e liscio, quindi si consuma lentamente e ha bisogno di pochissimo olio. Un movimento base a carica manuale ha in genere 17 rubini: abbastanza per coprire ogni punto di attrito importante. Gli automatici ne hanno spesso da 21 a 25, perché il sistema di carica aggiunge altre parti in movimento.

Più rubini non significano automaticamente un orologio migliore. Oltre quelli funzionali, i rubini in più sono soprattutto decorazione.

6. Carica e rimessa all’ora: il lavoro della corona

La corona è collegata a un albero all’interno dell’orologio, e un piccolo insieme di leve e ruote, il meccanismo di carica e rimessa all’ora, decide che cosa succede quando la giri:

• Premuta: girandola carichi la molla.
• Estratta di uno scatto (sugli orologi con data): girandola cambi la data.
• Estratta del tutto: girandola muovi le lancette per regolare l’ora.

Fino al 1840 circa, per caricare e regolare un orologio serviva una chiavetta separata: per questo in inglese il meccanismo si chiama «keyless works», cioè «senza chiave», e da noi si parla di carica a corona o, alla francese, di remontoir. Approfondisci in come regolare un orologio meccanico.

7. Il ruotismo di minuteria: dai minuti alle ore

La lancetta dei minuti è montata sull’asse della ruota di centro, ma quella delle ore deve girare dodici volte più piano. Un piccolo gruppo di ruote sotto il quadrante, il ruotismo di minuteria, divide per dodici la rotazione della lancetta dei minuti e muove un canotto che porta la lancetta delle ore. Anche i dischi della data, del giorno e delle fasi lunari prendono il moto da qui, di solito tramite una ruota che compie un giro ogni 24 ore.

Cosa cambia negli automatici

Un orologio automatico ha tutto quanto descritto sopra, più una massa a mezzaluna chiamata rotore. Mentre muovi il polso il rotore oscilla e, attraverso un gruppo di ruote invertitrici, carica la molla al posto tuo. Una briglia slittante all’estremità della molla impedisce di sovraccaricarla. In orologio automatico o a carica manuale vedi come questo cambia la vita con l’orologio.

Perché un orologio meccanico si ferma

Un orologio meccanico si ferma per una ragione semplice: la molla di carica esaurisce l’energia. Quando è quasi del tutto distesa non riesce più a spingere la ruota di scappamento con forza sufficiente a tenere in oscillazione il bilanciere, e l’intero ruotismo si arresta. Caricalo, e riparte. Non è un difetto: è il patto che stringi con un orologio meccanico.

Guardalo funzionare in Mecha Watch

Leggere di un bilanciere è una cosa. Guardarne uno è un’altra. In Mecha Watch scegli uno di quattro movimenti, ognuno con la sua vera frequenza, ci costruisci attorno un orologio e poi lo giri per vedere il movimento attraverso il fondello.

E poiché si comporta come un orologio vero, l’energia deve venire da te. Gira la corona e senti ogni scatto del cricco; cammina e un automatico si carica da solo; ignoralo, e la molla si scarica e l’orologio si ferma. È il modo migliore che conosciamo per capire un orologio meccanico: crea un orologio (in inglese «make a watch» che, detto in fretta, diventa Mecha Watch) e tienilo in vita.

Domande frequenti

Un orologio meccanico ha bisogno della batteria?

No. Un orologio meccanico è alimentato interamente da una molla di carica, che si carica girando la corona oppure, in un automatico, muovendo il polso.

Cosa fa fare tic-tac a un orologio meccanico?

Lo scappamento. Un’àncora blocca e rilascia la ruota di scappamento un dente alla volta, a ritmo con l’oscillazione del bilanciere. Ogni rilascio è un tic.

Quanto è preciso un orologio meccanico?

Un tipico orologio meccanico anticipa o ritarda da pochi secondi a una ventina di secondi al giorno. I cronometri certificati rispettano tolleranze più strette. Gli orologi al quarzo sono molto più precisi.

Perché gli orologi meccanici hanno i rubini?

I rubini sintetici fanno da cuscinetti nei punti di maggior attrito perché sono duri e lisci: così i componenti si consumano lentamente e richiedono poco olio.

Che differenza c’è tra molla di carica e spirale?

La molla di carica accumula energia e muove l’orologio. La spirale è una molla molto più sottile, fissata al bilanciere, che ne controlla l’oscillazione e quindi la precisione dell’orologio.