Mechanické spojky

Každá klaviatura (myšleno jak manuálová, tak pedálová) je u varhan spojena s konkrétní vzdušnicí (někdy s několika vzdušnicemi). Toto uspořádání je nezáměnné a vyplývá z konstrukce nástroje. Varhaník, hrající na jedné z klaviatur tak může používat jen ty hlasy, které jsou postaveny na vzdušnici touto klávesnicí ovládané. Omezení z toho plynoucí se dá obejít pomocí spojek. Spojky jsou zpravidla složité zařízení, sestavené z komponentů typických pro daný typ traktury (mechanické, pneumatické, elektrické či kombinované).
Mechanická traktura spojkového mechanismu je podobně jako mechanická hrací či rejstříková traktura sestavena z různých druhů pák, abstraktů atd. Spojení (sespojkování) klaviatur není ničím jiným, než připojením další vzdušnice (odpovídající připojované klaviatuře) k vybrané klaviatuře. Pokud si uvědomíme, že u mechanické traktury veškerou práci, která je potřebná na otevření ventilu ve vzdušnici musí vykonat osoba hrající na nástroj, pak připojením další vzdušnice určitě vzroste mnohdy (především u větších nástrojů) velká síla potřebná ke stisku klávesy (pedálu). Tento jev je patrný především při vzájemném spojení manuálů, při připojení manuálů k pedálu není až tak nepříjemný (zvýšení nutné síly pro stisk pedálu nohou většině varhaníku nedělá až takové problémy).
Ve varhanách se vyskytují mechanické spojky dvojího druhu. První - starší z nich je charakteristická současným pohybem kláves ve všech spojených manuálech. Je to dáno tím, že většina konstrukcí tohoto typu využívá přímého mechanického spojení samotných kláves v hracím stole. Stisk klávesy v jedné klaviatuře způsobí současný pohyb odpovídající klávesy v připojené klaviatuře, čímž se uvedou do pohybu traktury obou klaviatur (výsledek je stejný, jako by varhaník současně stiskl odpovídající klávesy na obou klaviaturách). Toto uspořádání může způsobit určité problémy při vícehlasé hře, kdy varhaník hraje každou rukou na jiném manuálu, např. při použití spojky II/I ruka hrající na prvním manuálu způsobuje automaticky promačkávání odpovídajících kláves v druhém manuálu, takže ty mohou „utíkat“ pod prsty druhé ruky. Tento efekt se neobjevuje u spojek druhého typu, u kterého se klávesy připojeného manuálu nepohybují, neboť zde nejsou sespojkovány přímo klávesy, ale až některé z následujících elementů traktury. Ztížení hry nutností ovládání spojených traktur více vzdušnic najednou je ale v obou případech stejné.

Podívejme se teď blíže na nejjednodušší konstrukci spojky tj. variantu se současně pohyblivými klávesami. Spojení klaviatur se zde děje přímým mechanickým spojením odpovídajících si kláves (je možné spojovat manuály navzájem i pedál k manuálu).

Tento obrázek představuje háčkovou (zubovou) spojku. Ke klávesám obou manuálů jsou připevněny háčky, které se v klidové poloze pohybují těsně kolem sebe. Spojka se zapíná povysunutím horního manuálu (MAN II) dopředu. Tím se háčky (jejich „zuby“) do sebe navzájem zaklesnou a stisknutá klávesa spodního manuálu (MAN I) s sebou táhne i klávesu (MAN II) nad sebou. Je zachována jednosměrnost spojky - hra na horním manuálu nemá na spodní manuál vliv.

Na této animaci, doplněné o schématické znázornění traktury a vzdušnic, je znázorněna hra na varhany při vypnuté spojce. Manuály II a I jsou vůči sobě v takové poloze, že zuby háčků do sebe navzájem nezapadají a každý z manuálů ovládá jen svou odpovídající vzdušnici (MAN I ovládá vzdušnici I a MAN II vzdušnici II). Posunutím MAN II o několik milimetrů dopředu (následující animace) dojde k zaklesnutí háčků do sebe a k zapnutí spojky:

Sespojkované manuály pracují tak, že stisk klávesy na MAN I způsobí automaticky stisk připojené klávesy i v MAN II, což rozpohybuje obě připojené traktury a otevře ventily v obou vzdušnicích I a II současně. Manuál II přesto dále pracuje samostatně tj. ovládá jen ventily ve své vzdušnici II, spojka tedy opravdu pracuje jen jednosměrně. Spojení II/I tedy není totéž, jako spojení I/II. Zde je znázorněno spojení II/I tedy „stažení“ hlasů z druhého manuálu do prvního (z II do I), jinými slovy - hlasy druhého (MAN II) teď znějí i na prvním (MAN I).
Spojku tohoto provedení nelze zapínat v okamžiku, kdy se hraje na spodním (MAN I) manuále - zuby spojky by se na stisknutých klávesách nemohly do sebe zaklesnout a po posunutí horního manuálu by bránily v návratu klávesy (tón by zůstal znít), případně by během pohybu manuálu mohlo dojít k poškození mechanismu spojky (vyhnutí či ulomení háčku). Pokud varhanní literatura předpokládá zapnutí spojky, předepisuje většinou v příslušném místě generální pauzu, během které se provedou příslušná nastavení.

Mezi klávesami spojovaných manuálů se nacházejí malé dřevěné špalíčky (vahadélka), upevněné pohyblivě ke společné liště, která prochází napříč celou klávesnicí. Špalíčků je tolik, kolik je kláves a každý je volně otočný kolem malé osičky. Celý tento mechanismus, tj. lišta se špalíčky, se může pohybovat ve vodorovném směru. Na koncích kláves spodního manuálu jsou připevněny speciálně tvarované klínky ze dřeva potaženého kůží (kvůli snížení hlučnosti), na spodní straně kláves horního manuálu jsou ve stejném místě ploché ocelové či bronzové pružiny, jejichž napětí je možné doregulovat pomocí stavěcího šroubku. Je tak možné při sespojkování doregulovat každý pár kláves samostatně. Funkci spojky objasňuje animace níže:

Přesunutí lišty s vahadélky doprava odpovídá zapnutí spojky (pomocí jakého mechanismu v hracím stole k tomuto přesunu dojde teď není podstatné). Po zapnutí spojky stisk klávesy ve spodním manuálu (MAN I) způsobí pohyb připojeného horního (MAN II) a tím společnou akci navazujících traktur obou manuálů současně. Jde opět o spojku II/I, první manuál (MAN I) tedy ovládá současně i druhý (MAN II) při zachování samostatné funkce druhého (MAN II) tj. horního manuálu. Spojka opět pracuje jako jednosměrná. Její výhodou je (na rozdíl od předchozího provedení) možnost zapínání i během hry na obou manuálech, spojkovému mechanismu během zapínání i vypínání stisknutá klávesa nevadí.

Spojka se zapíná pootočením lišty s kolíčky o 90 stupňů, čímž se kolíčky dostanou do svislé polohy a vzpříčí se mezi koncem spodní klávesy a plochou pružinou na spodní straně klávesy horní. Regulační šroubek na pružině umožňuje nastavit její předpětí a seřídit tak šířku štěrbiny, ve které se pohybují kolíčky (seřídit chod sespojkovaných kláves). Pootočení lišty zpět do polohy, ve které jsou kolíčky vodorovně, odpovídá vypnutí spojky. Tento typ spojky je opět možné zapínat i v případě, kdy varhaník hraje na prvním manuálu, stisknutá klávesa mechanismu spojky při zapínání i vypínání nevadí.

Horní poloha lišty s pákami odpovídá vypnuté spojce. Jejím spuštěním dolů se sníží osy otáčení (bod opěry) pák a spojka se zapne. Při stisku klávesy ve spodním manuálu (MAN I) se přes táhla a páku stáhne i klávesa v horním (MAN II) a s ní se následně uvedou do pohybu i obě traktury. Jedná se opět o spojení II/I, které označujeme jako „stažení“ kláves druhého (MAN II) manuálu do prvního (MAN I). Spojka je jednosměrná, hra na horním manuálu (MAN II) nemá na spodní vliv. Spojku této konstrukce je možné libovolně zapínat či vypínat i během hry na spodním manuálu.
Prohlédneme-li si pozorně předchozí mechanismus spojky všimneme si, že páka spojky funguje současně jako převod - její ramena nejsou stejně dlouhá. Páka díky tomu stáhne horní klávesu sice větší silou, ale na menší dráze. Ventil ve vzdušnici druhého manuálu (MAN II) se tak otevře méně, než u spodního manuálu (MAN I). Aby nedošlo k rozladění tónu díky menšímu množství vzduchu proudícího do píšťaly, musí být ventily konstrukčně upraveny tak, aby i při menším otevření dodávaly dostatečný objem vzduchu (několikanásobně předimenzovány). Výhodou tohoto uspořádání pak je příjemnější hra - při připojení druhého manuálu se síla, potřebná k ovládání klávesy dolního (MAN I) manuálu nezdvojnásobí - nepřičte se k ní celá síla, potřebná k ovládání druhého manuálu ale jen síla, dělená převodovým poměrem spojkové páky.
Na rozdíl od předchozích konstrukcí spojek, u kterých musely být spojované klaviatury v bezprostřední blízkosti (sousedství) díky omezené velikosti prvků realizujících spojení (háčky, kolíčky), lze konstrukci spojky s pákou použít i u vzdálenějších klaviatur, tedy např. i mezi manuálem a pedálem. Větší vzdálenost se překoná pomocí delšího abstraktu, jak je patrné z následujícího vyobrazení:

Všechny dosud popsané spojky pracovaly na principu působení přímo na připojenou klávesu - tedy element, který se nachází na samém začátku traktury. Spojky jsou plně funkční, vyskytuje se ale u nich už dříve popsaný nepříjemný jev „utíkání promačkávaných kláves“ při hře na oba manuály. Tuto nectnost nemají spojky, jejichž mechanismus působí až dále v traktuře (myšleno dále od vlastní klávesy) a jejichž některá možná řešení si popíšeme dále:

V mechanismech spojek druhého typu (bez propadání kláves) jsou využívány především páky různých druhů - jedno i dvouramenné, se stejnými i různými délkami ramének, rovné i různě zakřivené, vyrobené ze dřeva, kovu i z kombinovaných materiálů.

Každá klávesa, vlastně každý pár odpovídajících si kláves je vybaven soustavou takových pák a dalších elementů v traktuře. Na obrázku je příklad takové skupina pák, namontovaných na společné liště (trámku). Pohybem této lišty zpravidla ve svislém směru se ramena pák dostanou do kontaktu s dalšími elementy traktury (zarážkou na abstraktu či další pákou) a umožní funkci spojky (její zapnutí). Funkci spojky s jednou skupinou pák na společné liště objasňuje následující animace.

První animace ukazuje na řezu klávesnicemi a jimi ovládanými vzdušnicemi funkci varhan při vypnuté spojce. Stisk klávesy na manuálech způsobí otevření ventilu v odpovídající vzdušnici nezávisle na sobě.

Horní manuál (MAN II) ovládá ventil ve vzdušnici přes horní dvouramennou páku a abstrakt (pro zjednodušení je zde vynechána hřídel, která bude v konkrétní konstrukci varhan určitě využita). Klávesa prvního manuálu (MAN I) ovládá ventil vzdušnice I pomocí abstraktů a dvou úhelníků (rovněž zde je pro zjednodušení vynechána hřídel). Současně konec klávesy nadzvedá druhou dvouramennou páku, která se pohybuje volně (její druhý konec se pohybuje po táhle od výše položené páky aniž by dosáhl na zarážku na jeho konci). Manuály jsou tedy rozpojeny - každý ovládá jen svou vzdušnici.

Ve všech dosud uvedených příkladech byla popsána funkce jedné spojky, v reálných varhanách je spojek vystavěna obvykle celá řada. Možnosti jejich současného použití jsou ale omezeny velikostí síly, kterou je nutné vyvinout na sespojkované klávese pro otevření spojených ventilů. Z tohoto důvodu varhanáři budují jen některé z možných spojek. U nástrojů s více manuály se většinou spojují jen dvojice bezprostředně nad sebou (IV/III, II/I) a vynechávají se spojky typu (IV/I, III/I). V opačném případě by zvýšení odporu při zapnutí všech spojek (IV/I, III/I, II/I) způsobilo hru na prvním manuále velmi obtížnou až nemožnou (existují i výjimky - dobře promyšlená a precizně provedená traktura spojek s převodovými pákami umožňuje i použití více spojek současně, toto provedení ale vyžaduje i úpravy v konstrukci vzdušnic a ventilů viz. varhany u sv. Ducha v Opavě). Spojky směrem do pedálu (I/P, II/P...) toto omezení nemají, zvýšení odporu při ovládání pedálu je nevýznamné a většina varhaníků jej ani nepostřehne.

V souvislosti se spojkami je nutné se zmínit ještě o jednom speciálním druhu spojky, a tou je tzv. „spojkový“, nebo taky zavěšený pedál. Jedná se o trvalé spojení manuálu do pedálu - pedál tak stále ovládá příslušné tóny v manuálu. Buduje se především v těch nejmenších varhanách a pozitivech, u kterých pedál nemá vlastní hlasy (vzdušnici) a využívá tak jen hlasy z manuálu. Jeho konstrukce je podrobně popsaná v kapitole o klaviaturách.

Funkci spojek v praxi si můžete vyzkoušet na této interaktivní animaci řezu varhanami s dvěmi manuály a pedálem a třemi spojkami (II/I, I/Ped, I/Ped). Po zapnutí vybrané spojky (spojek) a „stisku“ klávesy či pedálu (myší na červené šipce) můžete pozorovat otevírání příslušných ventilů ve vzdušnicích. Animace se spustí po kliknutí na obrázek v samostatném okně.