Come Funziona un Orologio Meccanico (MOLTO) Complicato?

Se molti anni fa mi avessero detto che un movimento di un orologio meccanico può – grazie a misteriose sequenze di camme e treni di ruote – possedere anche una memoria, e per niente basilare, da entusiasta e un po’ conoscitore anche del mondo high-tech digitale (ma di quello lontano dall’orologeria), gli avrei solo riso in faccia.

Si perché anche dopo centinaia d’anni di inutilizzo grippaggi a parte un meccanismo del genere sarebbe in grado di ricordare alla perfezione le funzioni per cui è stato progettato. Anzi, perdonatemi il gioco di parole, ha proprio quella che si dice una “memoria di ferro”.

La favola dell’orologio meccanico continua a raccontare oggi a oltre sei secoli dalla sua invenzione che dopo averlo ideato l’uomo pensò subito sia a come ridurlo sia a farlo “lavorare” di più chiedendo alla sua macchina sempre nuove funzioni, quelle che noi appassionati chiamiamo complicazioni.

“Come funziona” è la prima cosa che un vero appassionato o malato di polso scopre un giorno di arrivare a chiedersi durante i momenti più impensabili della giornata. Da quando amo questo mondo sono sempre stato affascinato dal cercare di comprendere il più possibile calcoli e logica che governano un insieme di minuscoli elementi di metallo che interagiscono tra loro.

Premessa alle complicazioni dotate di memoria (meccanica)

Rimanendo in tema di logica e memoria meccanica, da qui in avanti “memoria”, il calendario perpetuo rimane a mio avviso una complicazione prodigiosa. Solo un modulo del genere, come nel caso di quello sviluppato da Patek Philippe munito anche del pregevole scatto istantaneo, è formato da oltre duecento – 212 per la precisione – elementi. Nonostante segua alla lettera il calendario gregoriano – e con esso quindi anche i suoi errori – richiede una correzione ogni 100 anni per 300 di fila, saltando il 400 anno per poi nuovamente ripartire da capo a fare i suoi conti. Questo meccanismo è – come a me piace definirlo – un brillante esempio di causa-effetto orologiera.

Le cose si complicano maggiormente quando al calendario più preciso dell’orologeria (secolare escluso) si aggiunge un secondo fuso orario. Tutto diventa relativo. Un esempio di calendario perpetuo con funzione GMT contemporaneo e sportivo è l’orologio Ulysse Nardin El Toro. Alla fine di ogni mese di febbraio possiamo mettere alla prova la sua memoria agendo sul pulsante del cambio di fuso orario e, a seconda della differenza in ore, veder aggiornare tutte le indicazioni a bordo esclusa la lancetta dei minuti. Abbiamo aggiunto un’altra variabile, e in termini di orologeria meccanica siamo arrivati a quel che si dice un orologio meccanico parecchio complicato.

Restando in tema di segnatempo che eseguono meccanicamente calcoli temporali assai complessi come avviene nell’accoppiata GMT – Calendario Perpetuo, non dovremmo dimenticarci che i fusi orari del pianeta non sono solo i classici 24 centrali che differiscono l’uno dall’altro di un’ora, ma in realtà ve ne sono molti che rispetto all’ora UTC più vicina si discostano di mezz’ora o persino di un quarto d’ora. Per assolvere a questa necessità in orologeria dai primi anni ’30 esiste una funzione che si chiama “Ore del Mondo”. Vacheron Constantin è da sempre riconosciuta tra i marchi esperti nel costruire questi segnatempo.

Purtroppo nonostante nell’odierno Patrimony Traditionnelle World Timer i fusi orari siano 37, 13 dei quali lunghi frazioni d’ora, non abbiamo il calendario perpetuo per “giocare” come faremmo con El Toro, ma nella mente di chi anche solo per passione prova a carpire i prodigi di un Calibro molto sofisticato, si insinua un altro tarlo. E se meccanicamente – e senza dovervi metter mano per 100 anni – oltre a data, giorno, anno bisestile per 37 località del mondo volessi conoscere l’ora esatta dello stesso numero di città, ma tenendo conto anche automaticamente del cambio dell’ora legale?

Sono un folle? No, o meglio, c’è chi nel riuscire “ad addestrare” 528 elementi a compiere quanto elencato lo è forse più di me, e già che c’era vi ha aggiunto anche un tourbillon volante.

Qualcuno l’avrà riconosciuto dall’immagine: è il Grand Cosmopolite Tourbillon che Glashütte Original ha presentato l’anno scorso. Ora proverò a spiegare come funziona quest’insolito abbinamento di funzioni-prestazioni con dei dettagli inediti.

E’ un orologio meccanico ultra-complicato, in sostanza – oltre alle ore – i meccanismi a bordo forniscono: tourbillon, calendario perpetuo e ore del mondo di 37 località ciascuna con la variante DST (ora legale) e STD (ora standard); maggiori dettagli sul Grand Cosmopolite in questo articolo.

Descrizione del quadrante del Grande Cosmopolite Tourbillon

Le due grandi sfere al centro dell’orologio indicano l’ora locale. In base a questa il calendario perpetuo restituisce le seguenti indicazioni: a sinistra gli indicatori di giorno-notte e il giorno della settimana, a destra la tipica Gran Data (o Panorama Date) della manifattura, il mese e l’anno in corso del ciclo degli anni bisestili.

A ore 6 vi è un’indicazione del tempo locale su base di 24 ore, e sopra di esso a ore 12 si muove la il tourbillon volante cui ulteriore sofisticata complicazione tipica dell’Alta Orologeria proveniente dalla cittadina di Glashütte non sarà oggetto di quest’articolo.

La corona inferiore serve per caricare l’orologio. La sua autonomia di funzionamento è indicata dalla riserva di carica posta sul retro del movimento. Estraendola è possibile regolare l’ora di casa che funge da riferimento. Estraendo invece la corona superiore si regola l’ora locale.
Per poter regolare correttamente il fuso orario correlato all’ora di casa, inizialmente entrambi i fusi orari devono essere impostati sulla stessa ora del giorno.

A quel punto bisogna estrarre anche la corona in alto a sinistra e farla girare sino a che l’abbreviazione della città correlata (sono utilizzati i codici aeroportuali internazionali IATA) non appare nella finestrella Daylight Saving Time (DST) o Standard Time (STD) posizionata sul quadrante a ore 8 circa. Data, giorno della settimana e ciclo dell’anno bisestile del Calendario perpetuo si regolano agendo su tre correttori posti sulla carrure.

Quando si viaggia o semplicemente si vuole conoscere l’ora di un’altro fuso orario basta agire estraendo la corona in alto a destra, azione che agisce sul treno di ingranaggi posizionato sotto il quadrante che, sia muovendosi in avanti sia all’indietro, permette di scorrere le sigle IATA sino a quella della destinazione desiderata che apparirà nella finestra superiore o inferiore a seconda che la località si trovi in quel momento dell’anno nel periodo dell’ora legale o quello standard. Il treno del quadrante si attiva a intervalli di 15 minuti in modo da poter essere in linea anche con i fusi orari frazionati.

Ma qui arriva il bello. Se si avanza oltre la mezzanotte il calendario perperpetuo del Grand Cosmopolite tourbillon si regolerà conseguentemente avanti o indietro tenendo conto del numero di giorni nei vari mesi dell’anno.

La memoria di questo super complicato – fatta come ogni segnatempo di Alta Orologeria solo si leve, camme, ruote e ingranaggi – per quanto specialmente gli ultimi due siano di tipo veramente insolito – tiene conto anche dell’ora legale e arriva in realtà a “ricordare” non solo ora e tutte le indicazioni del calendario su base di 37 località, ma di teoricamente ben 97 diversi fusi orari.

E ora per chi non “compra mai a scatola chiusa” ecco come si comporta questo orologio parecchio sofisticato.

Il meccanismo dei Fusi Orari

Il fuso orario per l’ora locale viene impostato utilizzando la corona in alto a destra (1), la quale girando il suo alberino, attraverso ruote intermedie (2) comanda la ruota d’arresto dei fusi orari (3). Quest’ultima possiede quattro denti separati tra loro da un grande spazio per lasciare il comando nei momenti in cui è a riposo alla ruota centrale dei minuti (4). Ad ogni passaggio di un dente, la ruota dei minuti (4) ruota di 90° che in termini di indicazioni sul quadrante corrisponde a 15 minuti.

Nello stesso tempo che ciò accade, per opera di una ruota intermedia (5), la ruota stellare (6) gira anch’essa di 90° e per effetto la doppia ruota (7) correlata avanza di un dente. Tutto ciò fa quindi avanzare di una posizione l’anello periferico (8) e l’anello con le città che riportano i codici IATA. La ruota a stella (6) e l’anello periferico (8) avanzano simultaneamente grazie all’intervento di una leva (10).

Il meccanismo del Calendario perpetuo

La ruota centrale delle ore (11) guida la ruota delle 24 ore (12) che mentre gira muove al momento opportuno la ruota dell’indicazione delle 24 ore (13), la ruota a stella del giorno della settimana (14), e la ruota d’arresto del giorno (15). Quest’ultima insieme alla ruota che si occupa di scandire il mese (16) assicura che la ruota intermedia (17) e la ruota d’arresto del datario (18) avanzino un dente per volta o in corrispondenza della fine del mese di due, tre o quattro denti per volta.

Per l’abbinamento delle funzioni era necessario quindi che nel Grand Cosmopolite i numeri della Gran Data (19) potessero muoversi liberamente sia in avanti sia all’indietro. Nei punti di transizione tra il “31 e l’1” o tra “l’1 e il 31” entra in funzione un dente selettore posizionato sulla ruota d’arresto della data – come mostrato nell’articolo con video sulla Grande data di Glashütte Original. Una ruota intermedia (20), ha l’effetto sul quadrante di far avanzare di un passo l’indicazione del mese (21). Inoltre alla fine dell’anno l’indicatore del ciclo degli anni bisestili assume una nuova posizione.

La logica del Calendario Perpetuo

La ruota d’arresto che permette di selezionare il giorno (15) è abbinata a un’altra detta “di compensazione” che si muove su quattro livelli. Il selettore dentato (22) fa avanzare la ruota libera da 31 giorni (23) che a sua volta fa scattare di una posizione quella del mese (16 – vedi immagine precedente).

Se un mese ha meno di 31 giorni, vengono chiamati in azione tre piccoli pignoni (24). Detti pignoni girano liberamente o vengono fermati da uno dei denti delle ruote chiamate “programmate”. Esse si chiamano così perché servono ad effettuare precise misurazioni – come ad esempio quella da 31 denti cui ciascuno serve a contare i giorni del mese (23). I dischi programmati (29, 30) avanzano di 30° ogni mese in modo tale che uno dei denti sia sempre diretto verso il dente di arresto (15) sino al punto in cui un ulteriore avanzamento diventa necessario.

Il disco programmato (30) ha perciò a disposizione cinque denti per avanzare – dal 30° giorno del mese al 31° – nei mesi di febbraio, aprile, giugno, settembre e novembre (in sostanza tutti i mesi che NON hanno 31 giorni). Il disco programmato (29) possiede un solo dente da far avanzare dal 29° al 30° giorno di febbraio. Alla terza delle quattro posizioni che il disco programmato (28) può assumere possiede un dente; in aggiunta, questa ruota compie un giro completo sul suo stesso asse una volta ogni quattro anni (ciclo degli anni bisestili). In questo modo la data avanza per tre anni successivi dal 28 al 29 febbraio, ma non al quarto riconosciuto come anno bisestile.

Questo tipo di disposizione dei treni dei ruotismi è inconsueto per un calendario perpetuo, ed è stato necessario idearlo per permettergli di potersi muoversi sia in avanti sia indietro calcolando ovviamente sempre in maniera esatta il numero dei giorni alla fine di ogni mese.

Conclusioni

Nel mio approccio mirato a un solo assaggio di come funziona un orologio complicato ho cercato di dividere l’argomento in due parti iniziando da semplici esempi senza approfondirli, oppure com’è il caso del Patek Philippe dedicandovi un apposito articolo – prima di andare in profondità con un caso abbastanza avanzato.

In questo articolo volevo in particolare sensibilizzare due aspetti: primo, quanto un orologio meccanico possa arrivare ad essere elaborato e complesso, secondo come lo diventi ancor di più – a prescindere dal numero di complicazioni a bordo quando – come nel Grande Cosmopolite Tourbillon – si vogliono ottenere prestazioni del genere da un calendario che a prescindere dal luogo non deve mai necessitare regolazioni. In questo esempio tutte le sue indicazioni si correggono da sole per ben 97 casi di diversi fusi orari.

Ci sono orologi che arrivano a superare il migliaio di elementi funzionali, ma già oltre i 200 diventa un serio problema far arrivare il tipo e la giusta quantità di energia che ogni funzione necessita.
Se da una parte oggi è ovvio che il computer con opportuni software permetta di eseguire calcoli in un baleno, gli stessi che gli orologiai cui inventarono queste complicazioni eseguivano solo con carta e penna, nessun programma permetterà mai – al di là di poter verificare in tempo reale la logica di accoppiamento di qualsiasi ruotismo – di poter simulare con certezza il reale funzionamento. Quando si passa dai bit agli ingranaggi, o per dirla in generale dalla teoria alla pratica, iniziano a sorgere i problemi.

La sfida che in orologeria si misura sempre di più con abbinamenti di meccanismi inediti e improbabili, ma con alle spalle una tradizione, è comunque – e per fortuna di noi semplici appassionati – sempre aperta.

Aggiornamento maggio 2019

Viaggio all’interno di un movimento meccanico di un orologio

“La potenza è nulla senza controllo” citava uno slogan pubblicitario di successo.

Lo SCAPPAMENTO è un po’ come il volante per un’ autovettura: ad esso, in un orologio, è assegnato il compito di controllare la velocità delle ruote per esprimere una corretta equazione del tempo.

Lascio a Wikipedia il compito di approfondire con chiarezza l’argomento sui vari tipi inventati ed usati nei secoli.

Audemars Piguet circa 8 anni fa inizia a progettare un nuovo tipo di scappamento, basato sull’invenzione di Rober Robin che nel 18° secolo escogita il “Singolo Impulso“, il cui significato in questo contesto è che la ruota del bilanciere riceve un unico impulso in un intera oscillazione.

Invece il modello che troviamo oggi nella stragrande maggioranza di costruzione orologiera è il così detto “ad ancora svizzera” che compie “Due Impulsi“, con reali disturbi dettati dalla risonanza sulla precisione di un movimento meccanico.

Il motivo della grande diffusione di quest’ultimo è che fino alla realizzazione dei giorni nostri di Audemars Piguet, non si sapeva come implementare questo concetto neanche sugli orologi da tasca.

Si pensa che il C.O.S.C. certifichi un orologio quando il suo ritardo non supera i +/- 4/6 secondi al giorno proprio per il limite dello scappamento ad ancora svizzera: con il Singolo Impulso questo ritardo potrebbe essere riscontrato in una settimana!

In questo video Audemars Piguet illustra tale differenza.