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机械表机芯--擒纵结构的工作原理以及种类介绍

/2019-01-25 20:45

  上期介绍了劳力士由外至内那些让人点赞的技术,表友们好像没有看够;小编找了找素材,就它了—擒纵结构。

  每次介绍像这样的技术贴,都需要给大家复习下机械表机芯的工作原理,毕竟它只是其中的一小部分。不过这次就简单点吧。

  擒纵结构

  擒纵结构的工作原理

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  图上所示是机械表机芯结构图

  机械腕表能量的传递链是:条盒轮-中心轮-过轮-秒轮-擒纵轮。(整个擒纵器包括擒纵轮、马仔、摆轮与游丝。)

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  擒纵结构的能量传输

  擒纵结构是机械的心脏,擒纵轮带动擒纵叉一擒一纵,完成锁接、传冲、释放的动作,将动力传输给摆轮,由摆轮完成时间的分配,达到调速的作用。可以说机械表准确与否与擒纵结构有最大的关联。在摆轮振荡频率每小时28800次的表,其擒纵器的擒与纵动作一天进行692100次。

  擒纵结构的种类

  机械钟表诞生至今大约有700多年历史,制表师们也发明了很多擒纵机构;像是机轴擒纵结构、回退式擒纵结构、直进式擒纵结构、工字轮擒纵结构、镰钩式擒纵结构、复式擒纵结构、杠杆式擒纵结构、制动式擒纵结构等等(时间关系,小编在这就不一一介绍了,有想了解的可留言)。

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  杠杆式擒纵结构

  在这些种类繁多的擒纵结构当中,使用最普遍的是由英国人Thomas Mudge 在18世界中期发明的杠杆式擒纵结构。

  杠杆式擒纵结构

  杠杆式擒纵结构是由英国制表师Thomas Mudge在1750年发明的,后来经过包括Breguet和Massey在内的制表们的开发,被应用到大多数机械手表、怀表和机械钟里。

  杠杆式擒纵结构的工作原理:

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  图1中,擒纵轮顺时针旋转,擒纵轮齿冲击进瓦的冲面,进瓦由于这股冲力而向上抬起,根据杠杆原理,使左侧叉口拨动圆盘钉,开始带动摆轮逆时针旋转。随着擒纵轮继续向右转,擒纵轮齿在进瓦冲面上滑动摩擦至图2位置将脱离进瓦,这个过程中,进瓦继续受力,向上的分力使进瓦臂上抬,叉身右推,左侧叉口继续拨动圆盘钉。

  当擒纵轮继续顺时针旋转至轮齿冲击出瓦冲面并滑动摩擦至即将脱离出瓦,出瓦借这股冲力向上抬,右侧叉口拨动圆盘钉,推动摆轮顺时针旋转。这一步跟前面的原理一样,也是在传递能量,只是一个在进瓦上一个在出瓦上

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  2011年雅典发布Cal.UN-118机芯,采用的传统的杠杆式擒纵结构

  但这样的能量传递效率确实不高。一旦失去润滑,能量传递损失更大。这就是为什么机械表过几年后上表机去测,发现摆幅下降很大的原因。

  同轴擒纵结构

  乔治-丹尼尔斯博士经过十五年研制发明的一种新型擒纵结构--同轴擒纵。他的设计初衷:将擒纵轮与擒纵叉之间垂直方向的摩擦变为平行方向的,摩擦的改变使机械表传统的3-5年一次保养延长至十年。同时因为同轴擒纵实现的基本条件是螺丝调校摆轮和无卡度游丝,这样令同种擒纵机芯可以轻松获得天文台认证,得以走时精准。

  (注:无卡度游丝就是取消快慢针,代之以改变摆轮惯量来调整快慢。优点是调校完毕后可以长时间稳定,等时性也要好于快慢针结构)

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  乔治-丹尼尔斯博士

  工作原理

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  见图3:从擒纵轮给叉身传能量,叉身再传给圆盘钉,圆盘钉再传给摆轮,请注意接触点,这里几乎不存在滑动摩擦的影响,而且受力方向几乎上是竖直方向上的受力,传冲的效率高。

  见图4:这个传冲的过程是直接给圆盘传能量,圆盘传给摆轮。同样,几乎不存在滑动摩擦的影响,而且受力方向几乎是竖直方向上的受力,传冲效率高。

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  我们可以看下动态图,完成能量的传冲过程。

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  同轴擒纵机构出现后,传统的杠杆擒纵机构的缺点无疑也展现在了世人面前。经过前文的分析后传统杠杆式擒纵机构的缺点可以总结为:

  1. 滑动过程必然会产生一定的磨擦力,故若要确保擒纵系统的精准,便必须保持最佳的润滑状态。

  2. 顺时针或逆时针的冲力,均通过擒纵叉从擒纵轮间接传输到摆轮,因而流失大量的能量。

  缺点是很明显的,为什么很多一线大厂不愿意采用新技术呢?答案:固有思想、不敢尝试。

  在过去的200年,几乎所有人沿袭着传统的杠杆式擒纵结构,主要因为结构简单,生产工艺和精度要求不高,历史上成熟度高。

  欧米茄同轴擒纵机芯

  乔治-丹尼尔曾向劳力士、百达翡丽等著名的手表制造商推荐同轴擒纵,但毕竟这是一个还有得到时间和没有长期使用下确保精准度的新技术,并没有接受。而当时,Swatch集团旗下的omega一直使用的主流自动机芯,改自于ETA;为了研发自产机芯,Swatch大胆尝试购买同轴擒纵技术给予Omega研发。

  然而同轴技术并非完美,它的问题就是两次传递能量的方式不同,途径也不同,可能会造成向左和向右的摆幅不一致。

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  欧米茄2500机芯

  欧米茄利用这独一无二的技术在1999年生产出使用同轴擒纵技术Cal.2500机芯,尽管高频率的机芯走时更为精准,但造成了不少的问题:造成更大的摩擦,对机芯关键部位的磨损增加。因为传统的机芯是专为了杠杆擒纵结构定做和优化的,一切很完美和谐。同轴的加入打破了这种完美与和谐,原动、传动系统与新的擒纵系统就会出现排斥。(在接受新事物的同时,总要不断地改进调整。)

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  欧米茄8500机芯

  经过多年的研发改进,欧米茄于2007年推出 8500\8501;最新设计主要由同轴擒纵系统装置、带有3个宝石的擒纵叉和摆轮上的冲力宝石以及一个无卡度游丝摆轮,更有效地降低了宝石部件之间摩擦力。

  为了进行序号生产,机芯制作程序均经过优化,而欧米茄8500/8501机芯的性能,在现在的机械表界中备受关注。

机械表机芯--擒纵结构的工作原理以及种类介绍