Echappement (uurwerk)

Echappement en kroonrad

Een echappement is een onderdeel van een mechanisch uurwerk dat de drijfkracht van de energiebron (veer of gewicht) gedoseerd doorgeeft aan het gaande werk.

Bij een uurwerk vervult het echappement een dubbele functie. Het brengt niet alleen de beweging van de slinger of onrust over op het tandrad, maar het houdt ook de slinger of onrust in beweging. Een kleine beschadiging van het echappement kan al tot gevolg hebben dat de laatste functie niet meer werkt. Bij een grahamgang kan zo'n beschadiging al optreden doordat men vergeet de gewichten op te trekken, zodat de klok tot stilstand komt terwijl de slinger nog even doorslingert.

In uurwerken

Door gebruik te maken van een echappement krijgt het gaande werk niet een doorlopende aandrijving (waardoor het gestaag sneller zou gaan lopen, en zelfs op hol kan slaan) maar een die pulserend is, waardoor de snelheid van aflopen gereguleerd wordt. Echappementen bestaan in veel vormen: de vroegste vorm is het z.g. 'spil'-echappement (ook wel spillegang of lepel-echappement genaamd). Deze vindt men in bijvoorbeeld lantaarnklokken en Friese stoelklokken. De werking is eenvoudig: het gaande werk drijft als laatste rad een z.g. kroonrad aan, waarop de 'vlaggetjes' van het echappement ingrijpen. Doordat deze vlaggetjes onder een hoek staan, en beurtelings worden aangedreven door het kroonrad en tezelfdertijd het kroonrad afremmen, maakt de as met het echappement een heen-en-weergaande beweging. In de vroege mechanische uurwerken werd door dit echappement een balansarm aangedreven: een 'foliot' of 'waagarm'. Hieraan hingen gewichtjes, die naar binnen of buiten konden worden geschoven. Hierdoor veranderde de gangsnelheid. Met een groot nadeel: doordat de balansarm niet vrij kon bewegen, maar vastzat aan het echappement, was de puls die aan het echappement werd doorgegeven niet regelmatig. De gangkwaliteiten van de klokken waren navenant, maar doordat deze geen minuutwijzer hadden, en regelmatig op een zonnewijzer (iedere stad was zo'n beetje een eigen tijdzone, een situatie die nog tot het einde van de negentiende eeuw heeft voortgeduurd) werd bijgesteld, was dat geen groot bezwaar.

Christiaan Huygens zorgde voor de grote doorbraak: door het regulerend deel van de klok (in zijn geval een slinger) vrij van het echappement - aan een zijden lus - op te hangen, en aan de lepelspil een zogenoemde gevorkte drijver te maken, die, los van de slinger, deze bij ieder heen-en-weergang een puls gaf, werden de onregelmatigheden in de puls niet langer aan het regulerend lichaam (de slinger) doorgegeven: deze had een eigen amplitude. Huygens had over die amplitude zorgvuldig nagedacht: bij vroege exemplaren van de z.g. 'Haagse' klokken waren aan weerszijden van de zijden lus gebogen metalen strips aanwezig, die de door het bewegen van de slinger ontstaande verkorting van de lus naar boven in de juiste, berekende baan moest leiden. Dit bleek een vroeg staaltje van 'over-engineering': klokken zonder de strips bleken even nauwkeurig, of zelfs nauwkeuriger te lopen. De 'Huygens'-klokken waren een sensatie: opeens kwamen betrouwbare, redelijk nauwkeurige uurwerken, mét een minuutwijzer, op de markt. Kostbaar, maar gewild.

Huygens had evenwel - ongewild - betreffende de spillegang het grootste probleem opgelost (de nauwkeurigheid) en tegelijkertijd een nieuw probleem geschapen: door de vorm van het echappement was de uitslag van de slinger enorm groot. Deze kon dus geen grote lengte krijgen, en was daarmee niet 'rustig' te krijgen. Immers, als de logica van de vrije amplitude van de slinger wordt doorberedeneerd, volgt er uit, dat hoe minder 'tikken' een slinger per seconde maakt, de nauwkeurige loop van de klok in gelijke mate toeneemt. Huygens had in één klap het bestaande echappement tot het hoogst haalbare laten doorevolueren: lange slingers, z.g. secondenslingers, waren bij een spilechappement onmogelijk.

Volgende echappement-vormen moesten dit oplossen, en volgden al snel. Vooral de Engelse klokkenindustrie werd hierdoor belangrijk: George Graham bedacht de anker- of hakengang (bovenaan de pagina afgebeeld), waardoor opeens lange slingers mogelijk werden. Robert Hooke kwam met het 'dead beat'-echappement (de rustende ankergang) en John Harrison (het genie dat er ook in slaagde een klok te maken die op zee - bewegend schip of niet - nauwkeurig bleef werken) met zijn prachtige grasshopper escapement (sprinkhaanechappement: te zien in Greenwich). In Frankrijk bedacht Brocot de naar hem genoemde Brocot-gang, die ook in moderne mechanische pendules nog gebruikt wordt. Mechanische klokken bereikten daarmee in de achttiende eeuw al een hoge mate van nauwkeurigheid.

In andere apparaten

Ook andere instrumenten kunnen een echappement bevatten.

Schrijfmachines

Een voorbeeld is de mechanische schrijfmachine, waarvan de wagen een stapje naar links opschuift als er een toets wordt aangeslagen. Bij het indrukken van de toets springt de wagen een halve spatie verder, en bij het loslaten weer een halve spatie. Deze werking in twee stappen is typisch voor een echappement.

Om te kunnen werken, heeft een echappement een aandrijving nodig. Bij de schrijfmachine is dat een veer die de wagen naar links trekt.

Telwerken

Ook in een telwerk van een machine kan een échappement voorkomen. Het échappement bevindt zich aan het meest rechtse cijferrolletje. Als de bedieningsknoppen ingedrukt worden, ontstaat er een magnetisch veld in een spoel, die een vorkvormige pin aantrekt die met één van de vorken een tandje van het échappement meeneemt (het cijferrolletje staat nu tussen 2 cijfers in) en als de spanning in de spoel wegvalt en de pin afgestoten wordt, neemt die de andere tand mee en zet zo het volgende cijfer in het venstertje.

Mediabestanden

Zie de categorie Clocks van Wikimedia Commons voor meer mediabestanden.