De cilindergang

De cilindergang is rond 1725 uitgevonden door George Gra­ham. Pas tegen 1800 werden de voordelen van de cilindergang ten opzichte van de spille­gang door de meeste horlogemakers erkend. Gra­hams cilindergang is gebaseerd op een uitvinding van Thomas Tompion (1639-1713). De Engel­sen Barlow, Houghton en Tompion hebben hierop in 1695 patent aangevraagd. Tompion gebruikte in plaats van de spil een stuk buis dat in de lengte inge­sneden was. Hij legde de tanden in het vlak van het rad (bij het spille­gangrad of schakelrad staan ze lood­recht op het vlak). Hierdoor konden de zijkan­ten van het cilindersegment in de tanden grijpen. Wat het principe en het functioneren betreft leek dit systeem nog sterk op de spillegang.

De verbetering van George Graham

Graham, een leerling van Tompion, bracht er een verbe­tering in aan. Hij zette de als kleine strijkijzertjes gevormde tan­den van het gangrad op korte halsjes. Verder sneed hij de cilinder van onder nog verder uit zodat het formaat nog maar een kwart van de oorspronkelijke omvang maar was. De tanden van het gangrad zitten op armen, de punten wijzen niet naar buiten, maar in de loop­richting van het gangrad. Tussen de armen is ruimte voor de cilinder en die staat zo dicht bij het gangrad, dat de tanden er tegenaan stoten. De cilinder draait mee met de bewe­gingen van de balans, dan weer in de ene en dan weer in de andere richting. Daarbij verandert de positie van het uitgesneden deel van het cilinderoppervlak ten op­zichte van de tanden van het gang­rad.

De cilindergang is een rustende gang. Dit omdat de punt van de tand van het gangrad tijdens de supplementaire boog en het terugdraaien tegen de buitenkant en de binnenkant van de cilinder rust. Daarentegen drukken de lepels van de spillegang tijdens de supplemen­taire fase van de balans het schakelrad en het hele raderwerk van het horloge een stukje terug, voordat de balans in de tegengestelde rich­ting begint te draaien. Om deze reden noemt men de spillegang een terugwerkende gang.

In oude uurwerken waarvan de spiralen niet isochroon bewogen had de cilindergang als rustende gang een groot voordeel. Hier werkte hij namelijk als een soort kracht compensator van de aandrijfveer. De sterke kracht van de veer drukt de gang­radtanden vaster tegen de cilinder­wand. Deze wrijving remt het draaien van de cilinder. Bij een geringere kracht van de veer vermindert de wrijvingsweerstand. Het gevolg is dat de zwakker geworden aandrijfimpulsen op de balans door de geringer geworden afremming tot op een zekere hoogte worden gecompenseerd. Nadelig waren de negatieve gevol­gen van de wrijvingsweerstand (slijtage).
Op hierboven getoonde tekening “De verbetering van George Graham” ziet de cilinder er nogal massief uit, in werkelijkheid heeft deze een dia­meter van een dunne breinaald.

Het gebruik van robijn of saffier tegen slijtage

De gevoeligste wrijvingsplaatsen zijn de plaatsen aan de in- en uitgangs­lipjes. Hier strijken de buitenzijden van de gangradtanden langs. Ondanks het feit dat de cilinder van staal was en het gangrad van messing was de slijtage hier het grootst. In het zachtere messing kwamen heel kleine staaldeeltjes van de cilinder vast te zitten die als amaril op de cilinderlippen inwerkten. Men ging over op een gangrad van gehard staal, waarin de afgeschuurde deeltjes geen houvast vonden. Het slijtageprobleem was daarmee nog niet helemaal uit de wereld geholpen. Een verdergaande verbetering vormde het aanbrengen van stukjes robijn of saffier op die plaatsen van de cilinder die het sterkst sleten. Dit was voor normale uurwerken echter te duur. Niet omdat de gebruikte halfedelstenen zo kostbaar waren, maar vanwege hun bewerking door een steensnijder. Het gebruik van stukjes robijn of saffier werd dan ook alleen maar toegepast bij de meest kostbare uurwerken.