Vratný hodinový krok

Mechanismus použitý pro vřetenový krok

Lihýřové hodiny jsou typickou ukázkou jednoduchého tříkolového stroje s jednoručkovým ( jednorafikovým ) ukazatelem času. Mechanismus použitý pro vřetenový krok se osvědčil i u prvních bicích strojů. V zadní části hodin je zvonkový bicí stroj spuštěný každou hodinu jiným bicím strojem. V tomto případě zvonek signalizoval uplynutí každé další hodiny vždy stejným počtem úderů. Zvonících hodin se používalo k měření času v noci v neosvětleném prostoru věže. Zvonek upozornňoval strážného a ten se hmatem po výstupcích číselníku a poloze ručky přesvědčil, kolik hodin uplynulo při jeho noční hlídce. Většina hodin postavených do konce 17. století měla jen jednu rafiku, která obíhala číselník jednou za 12 nebo 24 hodin podle toho, byl-li na hodinách číselník německý či staročeský.

Vřetenový krok s krátkým čelním kyvadlem

Vřetenový krok s krátkým čelním kyvadlem pevně nasazeným na paletovém hřídeli si podržel svou podobu a postavení v hodinářství po několik století. Když na přelomu 16. a 17. století objevil Galilei vlastnosti kyvadla a jeho význam pro chronometrii, otevřela se cesta k převratným změnám ve stavbě hodin. V roce 1657 sestrojil holandský fyzik a matematik Christian Huygens první kyvadlové hodiny, v nichž zavěsil kyvadla na vláknový závěs a vtiskl mu tak charakter skutečného oscilátoru. Galileova myšlenka uskutečněná Huygensem neobvykle zvýšila přesnost tehdejších mechanických hodin. Denní chyba, pohybující se u lihýřových hodin v širokém rozpětí dle kvality hodin činila přibližně 15 až 60 minut, klesla u Huygensových hodin na 10 sekund, a to bezt zřetele na to, že vřetenový krok zůsdtal ve srovnání s lihýřovými hodinami v podstatě nezměněn.

Vřetenový hodinový krok byl rozšířen až do počátku 19. století

Vřetenový krok kyvadlovým hodinám příliš nevyhovoval. Z matematické teorie kyvadla se dá odvodit, že kyvy kyvadla budou rovnodobé jedině tehdy, nepřekročí-li amplituda kyvu úhel 2°. Vřetenový krok vyvinutý původně pro lihýř vyžadoval naopak amplitudu velkou, a to 20° i více. Přesto byl pro svou poměrnou jednoduchost i u kyvadlových hodin velmi rozšířen a v některých zemích se udržel do počátku 19. století, tedy ještě dlouho po vynalezení moderních kroků. Ve snaze přizpůsobit vřetenový krok podmínkám kladených kyvadlem zmenšovali někteří hodináři postupně vzájemný úhel palet až na 40° i více. S ním současně i sklon zubů krokového kola, které tak stále více ztrácelo na původní podobě královské koruny. Tyto změny v geometrii kroku sledovaly ještě další cíl - omezit nepříznivý vliv vratného pohybu krokového kola.

Nevýhody vřetenového hodinového kroku

Nevýhod spojených s velkou amlitudou kyvadla u vřetenového kroku si byl vědom i Huygens, který vyvinul pro své kyvadlové hodiny z toku 1673 zvlášť upravený pružinový závěs se dvěma cykloidálními plochami. Tyto plochy měly za úkol měnit během kyvu délku kyvadla a s ní i dobu kyvu. Huygensův pokus o získání rovnodobých kyvů pomocí změny v délce kyvadla sice vycházel z matematického výpočtu, avšak v praxi se neujal, neboť nové kovové kroky, které záhy nahradily vřetenový krok, byly stavěny u kyvadlových hodin naopak pro malé amplitudy.

Stinné stránky vřetenového hodinového kroku

Přes svou zdánlivou jednoduchost měl vřetenový krok ještě další stinné stránky, které nutily hodináře k hledání jiných, výrobně méně pracných tvarů. Bezpochyby největším problémem, zejména velkých železných věžních strojů, bylo zhotovení  krokového kola. Původní kovářské metody, jichž se používalo  při výrobě součástí velkých strojů, vtiskly jejich tvarům některé charakteristické znaky v podobě spojů svařovaných v ohni, klínových spojení u rozebíratelných součástí, nýtovaných cévkových pastorků apod. Také krokové kolo se vyrábělo z plochého železného pásu za tepla stopčeného do kruhu a svařeného v ohni. Jinou výrobní potíží bylo dodržet kolmou polohu paletového hřídele k hřídeli krokového kola.

Dvoupákový rohatkový krok

Lepší řešení kroku se nabízelo v soustavě rovnoběžných hřídelů s plochým krokovým kolem ozubeným na čelné ploše. Prvním vývojovým stadiem byla skupina rohatkových kroků s nejstarším dvoupákováým rohatkovým krokem od Le Chevaliera de Bethune. Tento krok, jehož schéma lze shlédnout na obrázku, montoval kolem roku 1227 do svých hodin pařížský hodinářský mistr Antoine Thiout ( 1692 - 1767 ), autor často zmiňovaného spisu Traité d´horologie z roku 1741. Na hřídeli pravé páky se šroubem pro nastavení vzájemného postavení palet se nachází vidlice kyvadla. Závaží na levém rameni druhé páky udržuje vnitřní ramena obou pák ve stálém styku. Dvoupákový krok měl mnoho konstrukčních obměn. Některé z nich byly dosti složité a vnášely do mechanismu nežádoucí třecí síly.

Voletův rohatkový krok

Jiný způsob vycházel ze soustavy ozubených nebo rohatkových kol s pohybem vázaným společným ozubením. U tohoto kroku, který jeho autor, francouz Volet předložil v roce 1742 k přezkoušení a schválení francouzské akademii věd, je jedno z kol poháněno hodinovým strojem, druhé je prvním volně unášeno. Hřídel dvouramenné páky, která dostává střídavě popudy od palců přinýtovaných k boku věnců obou kol, nese vidlici kyvadla.

Protisměrný kyvadlový rohatkový hodinový krok

Jiný francouzský hodinář přebývající v Paříži Jean Baptiste Dutertre ( 1715 - 1792 ) zhotovil podobný krok se dvěma v protisměru kývajícími kyvadly. Každé z nich bylo upevněno na hřídeli s jednou paletou. Časovou synchronizaci záběru obou palet na společném rohatkovém kole zajišťovaly dva spolu zabírající ozubené segmenty nasazené na paletových hřídelích.