Ontstaansgeschiedenis
Het eerste horloge met ankergang werd in 1770 vervaardigd door de Engelse horlogemaker Thomas Mudge.
Het betrof een horloge voor koning George III, die het cadeau gaf aan zijn vrouw. Het horloge staat bekend als Queens Charlotte's Lever Watch en
bevindt zich in de Royal Collection Trust.
Mudge, een leerling van Graham, inderdaad, de uitvinder van de Grahamgang,
had de ankergang al 15 jaar eerder uitgevonden en toegepast in een experimentele klok.
Hij vervaardigde nog één ander horloge met ankergang en liet het toen voor wat het was; de rest van zijn leven wijdde hij zich aan de
ontwikkeling en
vervaardiging van scheepschronometers.
Zijn uitvinding vond in eerste instantie weinig navolging, de horlogemakers van zijn tijd vonden het te gecompliceerd;
de Engelse horlogemakers waren meer vertrouwd met het cilinderhorloge, en hadden,
in een prestigeslag met de Fransen, zich juist geconcentreerd op verbeteringen van de cilindergang.
Pas in het begin van de 19e eeuw kwam de ankergang in Engeland in zwang.
Op het vasteland van Europa, en met name in Frankrijk, had men toen juist de bezwaren tegen de cilindergang (ook een Engelse vinding) laten varen
en maakte men de overgang van spillegang naar cilindergang.
In de 40er jaren van de 19e eeuw namen de Zwitsers de ankergang op grote schaal in productie en zouden, na het aanbrengen van nog een aantal verbeteringen, de
markt met hun zwitserse ankergang tot in onze tijd domineren.
De oudste vorm van ankergang is de engelse ankergang, waarbij het ankerrad spitse tanden heeft, en het anker zijdelings staat opgesteld
van het gangrad en de vorm heeft van een lever,
hefboom, vandaar de Engelse benaming lever escapement.De paletten liggen verzonken in het anker.
De meest verbreide variant is de zwitserse ankergang, met kolfvormige gangradtanden en uitstekende paletten.
De opstelling gangrad - anker - balans ligt in één lijn (ligne-droite).
De benaming is ontleend aan de ankervorm van de armen, waarin de paletten zijn gevat.
Een goedkope variant is de penankergang, toegepast in goedkope horloges, met als belangrijkste
representant het Roskopfhorloge.
Principe van de werking
De zwitserse ankergang bestaat uit de volgende componenten:
- het ankerrad a, aangedreven door het raderwerk via rondsel b
- het ankerlichaam c, draaiend om as k, met aan het ene uiteinde 2 paletten p, en
- via de gaffelsteel d aan het andere uiteinde de gaffel f
- het plateau i met de plateausteen t, op de as j waarop zich ook de balans en balansspiraal bevinden
De beweging van het anker heeft een dubbele functie:
- het ankerrad, aangedreven door het raderwerk, brengt via de paletten, het anker en de daaraan vast verbonden gaffel bewegingsenergie over aan de plateausteen, en brengt daarmee steen, plateau en balans in beweging
- de regelmatige beweging van de balans bewerkstelligt door de verplaatsing van de paletten een regelmatig onderbroken gang van het ankerrad
Kortom: duwen en blokkeren.
Hoe vindt nu die bewegingsoverdracht plaats?
- de grondstelling: een van de kolfvormige tanden van het ankerrad staat op het heffingsvlak (de onderkant) van de ingaande palet.
- het ankerrad gaat bewegen (in de animatie naar rechts) en de tand duwt de (linker) palet omhoog (de heffing).
- de met het anker verbonden gaffel wordt daardoor naar rechts verplaatst.
- de gaffelinsnijding duwt de plateausteen naar rechts.
- daardoor worden plateau en de daaraan via de balansas verbonden balans in linkse draaiing gebracht.
- zodra de plateausteen de gaffel heeft verlaten, is er geen contact meer tussen balans en anker, de balans vervolgt zijn beweging en spant ondertussen de spiraalveer.
- na afgifte van de impuls door de gaffel aan de plateausteen staat de gaffel naar rechts verplaatst. De (rechter) uitgaande palet bevindt zich nu in het pad van de tanden van het ankerrad.
- de ingaande palet staat geheel omhoog, en onder invloed van de aandrijving kan het ankerrad onbelemmerd naar rechts draaien, totdat een van de tanden tot stilstand komt tegen het rustvlak (de zijkant) van de uitgaande palet.
- inmiddels is onder invloed van de spiraal de balans weer rechtsom teruggedraaid.
- de plateausteen duwt de gaffel naar links, waardoor de uitgaande palet omhoog wordt bewogen.
- de kolf van de tand glijdt van het rustvlak van de palet, komt tegen het heffingsvlak aan, en zal daar tegenaan duwen.
- de gaffel wordt daardoor naar links geduwd, en deze beweging wordt wederom overgebracht op de plateausteen.
- tevens wordt daardoor de ingaande palet in de loop van de ankertanden gebracht en de bewegingscyclus zal zich nu herhalen.
De animatie is ontleend aan de website van timezone.com. Voor de duidelijkheid stokt de animatie even op de cruciale momenten.
De hele gang van zaken ziet er behoorlijk kwetsbaar uit en dat zou het ook zijn, ware het niet dat er een aantal zekerheden is ingebouwd.
- het veiligheidsmes g onder in de gaffel, dat ingrijpt in de uitsparing in veiligheidsrol h ter hoogte van de plateausteen.
Deze combinatie voorkomt dat het anker door een schok ontijdig verplaatst wordt, waardoor de plateausteen tegen de buitenkant van de gaffel zou slaan: het mes, en daarmee de gaffel, kan alleen passeren ter plaatse van de uitsparing. - de begrenzingsstiften e.
Deze beïnvloeden de afstand, waarover de paletten in interactie zijn met de ankerradtanden. - de trekhoek, waaronder de paletten in het anker zijn geplaatst.
De hoek waaronder daardoor de tand tegen het rustvlak van de palet komt, trekt deze palet als het ware dieper de baan van de ankerradtanden in, tot de gaffelsteel tegen de begrenzingsstift stuit. Dit geeft een stabilisering van het anderszins zeer beweeglijke anker.
De andere palet wordt daardoor met zekerheid van de heffende tand getrokken, en het veiligheidsmes wordt uit de buurt van de veiligheidsrol gehouden. - de hoorntjes, gebogen uitstulpsels aan het uiteinde van de gaffel, leiden de plateausteen in de gaffeluitsparing.
Bespreking en vergelijking met andere gangen
- De ankergang is sinds de eerste toepassing door Mudge door talloze andere constructeurs onder handen genomen. Er is eindeloos geëxperimenteerd
met gangradtanden, ankervormen, heffingsvlakken en onderlinge oplijning van de componenten.
Dit leidde niet altijd tot verbeteringen; er bestaan honderden varianten, die in de praktijk niet tot succesvolle toepassingen hebben geleid. - De meest succesvolle vorm is de bovenbeschreven zwitserse ankergang.
Een belangrijk verschil met de oorspronkelijke vorm, thans nog altijd engelse ankergang genoemd, is de vorm van de tanden van het ankerrad: deze zijn spits bij de engelse ankergang en kolfvormig bij de zwitserse ankergang.
De winst bestaat uit verbeterde energie-overdracht: bij de spitse tand vindt de hefffing plaats alléén op het vlak van de palet; bij de kolfvorm ook op het vlak van de tand.
Een bijkomend voordeel is een betere hechting van de olie aan de kolf. - De vorm en onderlinge positie van anker, paletten, balans en gangrad werden verbeterd, waardoor eveneens een verbeterde impulsoverdracht.
- Andere verbeteringen betroffen de ontwikkeling van de beveiligingen, zoals met name de trekhoek, waardoor toepassing in draagbare uurwerken mogelijk werd.
- De zwitserse ankergang heeft met de chronometergang de vrije gang gemeen. Doordat er meer componenten gebruikt worden is de energie-overdracht
iets minder efficiënt, en afhankelijk van goede smering; daardoor is de gangnauwkeurigheid ietsje minder.
Daar staat tegenover dat de ankergang veel minder gevoelig is voor schokken. - De andere besproken gangen zijn qua gangnauwkeurigheid allemaal inferieur.
(De coaxiale gang is te beschouwen als een variant op de ankergang, en heeft minstens dezelfde gunstige eigenschappen.)
Toepassing in de praktijk en toetsing aan de eisen
Voldaan wordt aan alle eisen, zoals beschreven in de inleiding:
- vrije gang
- geringe frictie bij de impulsoverdracht
- twee impulsen per slingering
- zelfstartend
- ongevoelig voor bewegingsverstoringen van buitenaf
Het enige belangrijke bezwaar van de zwitserse ankergang is de blijvende noodzaak van smering, met name van de overgang
paletten - ankerradtanden. Ondanks geweldige verbetering van de kwaliteit van de moderne smeermiddelen
en de nieuwe toepassing van slijtvaste materialen, zoals keramiek, is het nog steeds nodig uurwerken regelmatig te reinigen en van
nieuwe olie te voorzien.
Ook de coaxiale gang, die met zijn minimale frictie bij de impulsoverdracht smering, met name van de paletten,
overbodig zou maken, kan in de praktijk toch niet zonder olie.
De ontwikkeling van de zwitserse ankergang is wat betreft de gangnauwkeurigheid voor draagbare uurwerken net zo belangrijk geweest als de
toepassing van de spiraal.
Tot op de dag van vandaag wordt in mechanische horloges vrijwel uitsluitend de zwitserse ankergang toegepast.
✉ dehaas@klokjesluider.nl
☎ 06 4381 7181