Jak działa kukułka w zegarze: mechanizm krok po kroku

Klasyczny zegar z kukułką napędza ciężarek, a nie bateria. Ciężarek ciągnie łańcuch, łańcuch obraca koła zębate, a one przesuwają wskazówki. Tempo utrzymuje wahadło: przy każdym wychyleniu zwalnia przekład o jeden ząb i powstaje znane tykanie.

O pełnej godzinie zwalnia się drugi przekład, tzw. biciowy. Otwiera drzwiczki, wysuwa ptaszka i unosi dwa małe miechy. Powietrze jest przetłaczane przez dwie piszczałki i daje tony, które słyszysz jako kukułkę. Bez tego zwolnienia ptaszek by się nie odezwał, nawet gdyby wskazówki szły dalej.

Co napędza zegar i jak ruch dociera do wskazówek

Przekład zębaty to układ kół zębatych, które przenoszą ruch z jednej osi na drugą. W zegarach najczęściej rozdzielone są przekład czasu (wskazówki) i przekład bicia (kukułka i dźwięk). Każdy ma własny ciężarek, więc oba przekłady działają niezależnie.

Ciężarek opada pod wpływem grawitacji i przez łańcuch obraca duże koło. Mniejsze koła przyspieszają przekład i przenoszą ruch na środkową oś ze wskazówkami. Bez regulacji wszystko rozbiegłoby się naraz: dlatego na końcu przekładu czasu znajduje się wychwyt (escapement) połączony z wahadłem.

• Przy wychyleniu w lewo jedna dźwigienka zwalnia ząb na kole wychwytowym.
• Przy wychyleniu w prawo druga dźwigienka zatrzymuje ząb, a koło na chwilę staje.
• Tak powstaje równomierne tykanie, a wskazówki przesuwają się małymi krokami, nie jednym kliknięciem.

Wahadło o danej długości wychyla się z mniej więcej tym samym tempem. Dlatego długość wahadła decyduje, czy zegar chodzi dobrze: po wydłużeniu zegar zwalnia, po skróceniu przyspiesza. Samo wahadło zegara nie napędza: energię z ciężarka uwalnia małymi porcjami wychwyt, a wahadło wyznacza tempo.

Co uruchamia kukułkę i dźwięk o pełnej godzinie

Przekład bicia czeka zablokowany, aż wskazówka minutowa skończy obrót. Na mechanizmie jest krzywka (tarcza krzywkowa): gdy wskazówka minutowa osiąga pełną godzinę lub pół godziny, krzywka unosi dźwigienkę, a ta zwalnia przekład bicia. Wtedy przez cienkie druciki i dźwigienki uruchamia się naraz kilka ruchów.

1. Drucik uchyla drzwiczki przed ptaszkiem.
2. Dźwigienka wysuwa ptaszka na ramieniu przegubowym z budki.
3. Krzywka naprzemiennie unosi dwa miechy: jeden daje pierwszy ton, drugi drugi ton wołania.
4. Po zakończeniu uderzeń ptaszek wraca do środka i drzwiczki się zamykają.

Dźwięku nie wydaje głośnik. Każdy miech ma papierową górę i drewnianą piszczałkę: powietrze przetłoczone przez piszczałkę tworzy ton. Dwa miechy nie są więc ozdobą, lecz dwoma różnymi tonami. O pełnej godzinie wołanie powtarza się zgodnie z liczbą godzin; o pół godziny często tylko raz.

Tuż przed samym biciem możesz czasem zobaczyć krótkie „ostrzeżenie”: drzwiczki lekko się uchylają, zanim ptaszek wyjdzie. To część rozrządu przekładu bicia, a nie usterka. Gdyby przekład nie zwolnił się w odpowiedniej chwili, wskazówki pokazywałyby pełną godzinę, ale kukułka by milczała.

Na co zwrócić uwagę przy kołach i dźwigienkach i dlaczego zegar się spóźnia

Gdy mechanizm się porusza, obserwuj miejsca, w których spotykają się zęby kół i w których dźwigienki unoszą druciki. Zęby powinny zazębiać się równomiernie: jeśli jedno koło szarpie, a drugie stoi, przyczyną może być kurz na czopach lub zacinający się drucik. Druciki do drzwiczek i miechów muszą chodzić swobodnie; tarcie o obudowę może zatrzymać całe bicie.

Zegary mechaniczne mogą się spóźniać lub spieszyć z powodu długości wahadła; na tempo wpływa też temperatura, przy której pręt wahadła nieznacznie się rozszerza lub kurczy, oraz krzywe ustawienie zegara. Zbyt długie wahadło spowalnia chód, krótsze go przyspiesza. Kurz na czopach lub tarcie dodają oporu, a bicie, ewentualnie cały chód, może stanąć. Przy konserwacji chodzi więc o swobodny i czysty ruch, a nie o mocniejsze pociągnięcie.

Na drewnianym modelu z przekładnią zębatą zobaczysz tę samą logikę w uproszczonej formie: koła przenoszą ruch, dźwigienki uruchamiają kolejną czynność, a jeden zablokowany ząb zatrzymuje cały układ. Gdy Ci kiedyś przekładnia się zacina, pomoże takie samo spojrzenie jak przy zegarach: znajdź miejsce tarcia, zanim zaczniesz naciskać siłą. Jak to zrobić krok po kroku, piszemy w artykule o zacinającym się mechanizmie.

Jeśli Cię przyciąga pomysł złożenia zegara z kukułką jako drewnianego modelu, może Cię zainteresować ten zestaw. Według katalogu jest to drewniany model do złożenia z 435 elementów i mechanizmem kwarcowym. Czas składania i trudność weź z parametrów poniżej; podczas budowy obowiązuje instrukcja konkretnego modelu.

Częste pytania