Dalla verga all’ancora svizzera: come è nato lo scappamento moderno

Il problema da risolvere

Una molla carica, lasciata libera, si scaricherebbe in un istante facendo girare le lancette all’impazzata. Un bilanciere con la sua spirale, lasciato da solo, oscillerebbe con regolarità ma si fermerebbe dopo pochi secondi per l’attrito. Lo scappamento è il dispositivo che mette d’accordo i due: trattiene la ruota di scappamento, la libera di un dente a ogni passaggio del bilanciere e, nello stesso momento, gli dà una piccola spinta che ne mantiene l’ampiezza. Il «tic-tac» che sentiamo è proprio il rumore dei denti che vengono bloccati e rilasciati.

Il modo in cui avviene questo scambio decide quasi tutto. Ogni contatto fra scappamento e bilanciere è un disturbo: aggiunge attrito, rende l’oscillazione sensibile alla forza della molla e allo stato dell’olio. L’ideale sarebbe un bilanciere che riceve l’impulso in un istante e poi oscilla del tutto libero. La storia degli scappamenti è la storia di come ci si è avvicinati a questo ideale.

La verga: il primo scappamento

La verga è nata in Europa alla fine del Duecento per gli orologi da torre, insieme ai primi orologi interamente meccanici. Funziona con una ruota a forma di corona, i cui denti spingono alternativamente due palette fissate su un asse verticale, la verga appunto. Nei primi orologi l’asse muoveva un foliot, una barra con due pesi; negli orologi da tasca, dal Cinquecento, un piccolo bilanciere.

Il difetto è strutturale: la verga non lascia mai il bilanciere. Una paletta è sempre in presa, e il bilanciere viene spinto, frenato e perfino respinto all’indietro (il cosiddetto rinculo). La marcia dipende quindi moltissimo dalla forza della molla, che cala mentre l’orologio si scarica. Per compensarla gli orologiai usarono la fusée, il cono con la catenella di cui abbiamo parlato nell’articolo sul bariletto. La verga obbligava inoltre a orologi spessi, perché la ruota a corona stava in piedi, perpendicolare alle altre.

Eppure è stata longeva: la si trova in orologi da tasca fino alla metà dell’Ottocento, come quello del 1845 qui sotto.

Il cilindro: l’orologio diventa sottile

Il primo vero rivale della verga fu il cilindro, ideato da Thomas Tompion nel 1695 e messo a punto da George Graham nel 1726. Al posto delle palette c’è un piccolo tubo tagliato a metà, montato sull’asse del bilanciere: i denti a cuneo della ruota di scappamento vi entrano uno alla volta, spingendo il bordo all’ingresso e all’uscita.

Il vantaggio era evidente: la ruota lavora in piano, come tutte le altre, e l’orologio può diventare molto più sottile. Lo svantaggio pure: il dente resta appoggiato al cilindro per tutta l’oscillazione, quindi è ancora uno scappamento ad attrito continuo, e il cilindro si consumava rapidamente. Nel Settecento lo usarono soprattutto pochi orologi di gran pregio con cilindri in rubino. Fu l’industria francese e svizzera dell’Ottocento a renderlo popolare, realizzando cilindro e ruota in acciaio temprato: per decenni, fino al Novecento, il cilindro è stato lo scappamento degli orologi economici e di molti piccoli orologi da donna.

Il duplex: la ricerca della precisione

Nell’Inghilterra del Settecento la sfida era la longitudine in mare, e con essa la precisione. Nacquero così due scappamenti che danno impulso al bilanciere una sola volta per ciclo, invece che a ogni alternanza.

Il duplex, abbozzato da Robert Hooke intorno al 1700 e brevettato nella forma definitiva da Thomas Tyrer nel 1782, ha una ruota con due serie di denti: lunghi denti di bloccaggio che appoggiano su un piccolo rullo di rubino, e corti denti d’impulso che spingono una paletta. Ben costruito poteva rivaleggiare con le prime ancore, ma era difficile da realizzare e sensibile agli urti. Fu usato negli orologi inglesi di qualità fra il 1790 e il 1860 circa, e poi, curiosamente, nel Waterbury, un orologio americano economico di fine Ottocento.

Lo scappamento a scatto: perfetto, ma non per il polso

Lo scappamento a scatto (détente, o scappamento da cronometro) è il più vicino all’ideale. Pierre Le Roy ne presentò una prima forma nel 1748; John Arnold ne realizzò la prima versione efficace verso il 1775 e Thomas Earnshaw, intorno al 1780, quella che finì per imporsi. Un sottile braccio elastico, lo scatto, blocca la ruota; il bilanciere lo solleva appena passando, riceve una spinta quasi perfettamente diretta e poi oscilla libero. È rimasto lo standard dei cronometri da marina fino agli anni Settanta del Novecento.

Il suo limite è la delicatezza: un urto può sbloccare lo scatto e far «saltare» un dente, e lo scappamento non riparte da solo se il bilanciere si ferma. In un cronometro sospeso nel suo cardano, dentro una cassetta di legno, non è un problema; al polso o in tasca, sì.

Thomas Mudge e l’ancora libera

La soluzione che avrebbe conquistato il mondo nacque a Londra, nella bottega di Fleet Street di Thomas Mudge, allievo di George Graham. Intorno al 1754 Mudge applicò a un orologio da tavolo un’idea nuova: un’ancora, cioè una leva con due palette, interposta fra la ruota di scappamento e il bilanciere. L’ancora riceve la spinta dalla ruota e la trasmette al bilanciere tramite un perno, poi si ritira e lo lascia oscillare libero.

Per vedere quell’idea in un orologio da tasca bisognò aspettare il 1769–1770, con l’orologio che Mudge realizzò per la regina Charlotte, moglie di Giorgio III. Oggi è conservato nella Royal Collection britannica, che lo considera forse l’orologio storicamente più importante al mondo: contiene il più antico scappamento ad ancora conosciuto.

Mudge, negli anni seguenti, si dedicò soprattutto ai cronometri da marina per il Board of Longitude. Furono altri, nei decenni successivi, a perfezionare l’ancora: Breguet (1787), Peter Litherland (1791), Edward Massey (1800) e George Savage, che nei primi anni dell’Ottocento le diede la forma moderna con il plateau.

Come funziona l’ancora

Il ciclo dell’ancora si può raccontare in quattro tempi.

• Riposo. Un dente della ruota di scappamento è bloccato sulla faccia di riposo di una paletta; l’ancora è appoggiata contro un limitatore. Il bilanciere oscilla libero.
• Sblocco. Tornando verso il centro, il bilanciere entra con la sua caviglia (il perno d’impulso, quasi sempre in rubino) nella forchetta dell’ancora e la sposta di pochi gradi. Il dente si libera.
• Impulso. Il dente scivola sul piano inclinato della paletta e spinge l’ancora, che a sua volta spinge la caviglia: il bilanciere riceve l’energia per la prossima alternanza.
• Caduta e nuovo riposo. La ruota avanza di un piccolo tratto «a vuoto» e il dente successivo si blocca sull’altra paletta. Il bilanciere prosegue libero fino al ritorno.

Il segreto dell’affidabilità è il tiraggio: le palette sono inclinate in modo che la pressione del dente tenga l’ancora appoggiata al limitatore. Senza tiraggio, uno scossone potrebbe sbloccare l’ancora fuori tempo; con il tiraggio, l’ancora resta ferma finché il bilanciere non torna a liberarla. Le prime ancore non lo avevano, e alcuni costruttori lo consideravano perfino dannoso per l’attrito in più. Inoltre l’ancora riparte da sola: se un urto ferma il bilanciere, la molla tende a rimetterlo in moto.

Ancora inglese e ancora svizzera

Nell’Ottocento l’ancora si divise in due scuole.

• L’ancora inglese usava una ruota con denti appuntiti, «a dente di sega», e una leva disposta ad angolo retto fra ruota di scappamento e bilanciere. Tutto l’impulso era affidato ai piani inclinati delle palette.
• L’ancora svizzera, poi adottata anche dagli americani, dispone ruota, ancora e bilanciere in linea retta e usa denti «a piede di porco» (club tooth): la punta del dente ha a sua volta un piccolo piano inclinato. L’impulso si divide fra il dente e la paletta, i denti sono più robusti e l’olio resta meglio al suo posto.

È questa seconda forma, ruota a quindici denti in acciaio, palette in rubino sintetico e disposizione in linea, che si trova nella quasi totalità degli orologi meccanici dal 1900 in poi. Quando un movimento vintage svizzero, tedesco, russo o giapponese finisce sul banco, il suo scappamento è quasi sempre un discendente diretto di quello di Mudge, nella variante svizzera.

Dopo l’ancora

Per quasi due secoli nessuno ha scalzato l’ancora dagli orologi da polso. L’eccezione più nota è lo scappamento coassiale, ideato da George Daniels a metà degli anni Settanta su commissione del collezionista americano Seth Atwood e brevettato nel 1980. Daniels riprese idee di Breguet e di altri costruttori dell’Ottocento: due ruote di scappamento coassiali e un’ancora a tre palette che danno l’impulso quasi senza strisciamento. L’obiettivo era ridurre l’attrito sulle palette, e con esso il bisogno di lubrificazione. Omega lo ha adottato su scala industriale ed è oggi montato sulla maggior parte dei suoi orologi meccanici. Altre strade moderne, come lo scappamento a doppio impulso di Grand Seiko o le palette e ruote in silicio, restano varianti dello stesso principio: dare l’impulso più efficiente possibile e poi lasciare libero il bilanciere.

Una storia in otto date

Domande frequenti

Che differenza c’è fra scappamento e regolatore?

Il regolatore è la coppia bilanciere-spirale, che stabilisce il ritmo. Lo scappamento è l’intermediario fra il regolatore e il resto del movimento: conta i passi e mantiene in moto il bilanciere.

L’ancora svizzera è svizzera per davvero?

L’idea è inglese, di Thomas Mudge. «Svizzera» indica la forma che l’industria svizzera rese standard nell’Ottocento: componenti in linea e denti della ruota a piede di porco.

Lo scappamento coassiale è più preciso dell’ancora?

Il suo vantaggio principale è un attrito minore sulle palette, pensato per mantenere stabili le prestazioni più a lungo fra una revisione e l’altra. La precisione finale dipende comunque da regolazione, spirale e condizioni d’uso, come per qualsiasi orologio meccanico.