一篇文章 读懂腕表调速机构

2017年10月01日 09:51 dafabet手机版时尚

  导语:调速机构(Regulating Organ)是最重要的机芯元件之一,它定义了腕表的运行速度。正因如此,需得谨慎地控制这个速度,以便获得尽可能精准的腕表。调速机构可以呈现多种形式,可以应用不同材质,自制表行业始兴就是创新试验田。总的来说,它是腕表的关键元件。(来源:腕表之家 许朝阳编译)

  腕表的调速机构以摆轮(Balance Wheel)和游丝(Hairspring)为代表。摆轮和擒纵机构协调运作,擒纵机构推动摆轮,反之,受到摆轮的约束。摆轮的振荡调节时间的流动,对腕表的精准性至关重要。摆轮每摆动一次,齿轮系前进一定距离。它的作用,类似于时钟钟摆的作用。钟摆无法直接移植,所以就需要符合腕表规格及功能的装置来替代。

腕表机芯的工作原理,摆轮和游丝构成调速机构。腕表机芯的工作原理,摆轮和游丝构成调速机构。

  纤薄的盘绕游丝,确保摆轮以恒定的频率来回摆动。游丝中心部分固定在摆轮枢轴上,外围与摆轮夹板相连。每次振荡的持续时间取决于游丝弹性、有效长度和摆轮惯性。因此,可以通过调整游丝的有效长度(游丝越短,速度越快)或改变摆轮的惯性,对机芯及腕表的运行速度进行调校。

万宝龙Minerva 13.21机芯,摆轮振频18,000次/小时(2.5赫兹),游丝具有菲利普斯末端曲线。螺丝摆轮,直径11.40毫米,惯性矩26mg/cm2 。  万宝龙Minerva 13.21机芯,摆轮振频18,000次/小时(2.5赫兹),游丝具有菲利普斯末端曲线。螺丝摆轮,直径11.40毫米,惯性矩26mg/cm2 。

  材质

  现代摆轮通常由Glucidur制成,这是一种铍青铜、低热膨胀合金。Glucidur合金硬度大、抗性好、且不受磁场干扰。

  而游丝通常由铁镍合金,如Nivarox制成,其弹性几乎不受温度的影响。Nivarox是Nicht Variabel Oxydfest(不可变,不氧化)的缩写,这种合金与瑞典诺贝尔奖得主查尔斯·埃杜德·纪尧姆发明的Invar合金(FeNi36%)属于同类。长期以来,Nivarox-Far是瑞士制表行业绕不开的游丝及整合零件(擒纵/调速)供应商。如今虽有多家公司生产游丝,但斯沃琪集团旗下的Nivarox-Far仍是许多机芯制造商的重要供应商。

  这些现代合金的出现,使复杂的补偿摆轮基本退出历史舞台。通常,温度的变化会改变游丝的尺寸、弹性、以及摆轮的直径,这也是导致腕表失准的一个主要原因。一些伟大的制表师反向出发,创意设计出巧妙结构,一定程度上抵消了温度变化的影响。

一枚纪尧姆补偿摆轮,安装在陀飞轮上,搭配棘爪式擒纵机构。摆轮轮辋为双金属(外圈黄铜,内圈镍铬恒弹性钢),有断口。游丝具备宝玑式末端上绕曲线。  一枚纪尧姆补偿摆轮,安装在陀飞轮上,搭配棘爪式擒纵机构。摆轮轮辋为双金属(外圈黄铜,内圈镍铬恒弹性钢),有断口。游丝具备宝玑式末端上绕曲线。

  近年来,一些制表师已经开始应用硅材质制造游丝,以提高擒纵机构和振荡器的性能。硅是一种有趣的材质,具备许多优异性能——轻盈、抗磁、柔韧、热稳定、几乎无需润滑、可以精密加工(借助深反应离子刻蚀或LIGA-X射线光刻技术)。雅典表是第一个引入硅游丝(Freak腕表)的制表品牌,劳力士、百达翡丽和斯沃琪集团纷纷跟进,并与纳沙泰尔的瑞士电子学与微电子科技研究中心(CSEM)携手合作。也有其他高科技材质,已经用于游丝制造,例如热膨胀系数极低的Zerodur?复合材料(用于卡地亚概念腕表游丝的制造)。

百达翡丽Spiromax游丝,Silinvar材质,问世于2006年。百达翡丽Spiromax游丝,Silinvar材质,问世于2006年。

  不同类型的游丝

  游丝的形状和衔接自然决定了它的伸展收缩方式。绝大多数机芯都配备螺旋状平游丝,但游丝也可能呈现其他形状。宝玑上绕游丝,末端向内弯曲并连接在摆轮枢轴附近,旨在实现等时性(具有恒定周期,无论振幅),使游丝匀称地“呼吸”。

宝玑硅游丝,具备末端上绕曲线。宝玑硅游丝,具备末端上绕曲线。
积家Gyrotourbillon球形游丝。积家Gyrotourbillon球形游丝。

  同样旨在改善等时性的还有螺旋状游丝和球形游丝。这类解决方案一方面引人注目,声名斐然;另一方面制造复杂,也需要更大的空间。

  不同类型的摆轮

现代摆轮的主要类型,从左至右:环形摆轮、螺丝摆轮和砝码摆轮。现代摆轮的主要类型,从左至右:环形摆轮、螺丝摆轮和砝码摆轮。

  如今大部分腕表配备环形摆轮,Glucidur的制造精度和物理性能允许达到优异速率。更高级的解决方案采用螺丝或砝码,用以对摆轮进行平衡或调整。

McGonigle Brothers无卡度摆轮McGonigle Brothers无卡度摆轮

  为应对“垂直整合”(特别是因为Nivarox-FAR在擒纵装置供应方面几乎拥有垄断地位),近年来多家制造商已经研发出自主摆轮,这使它们能够区分、创新和再设计。

积家Gyrolab摆轮,不寻常的形状旨在通过减少表面积、降低空气阻力来提高性能。积家Gyrolab摆轮,不寻常的形状旨在通过减少表面积、降低空气阻力来提高性能。

  调校腕表

  能够影响腕表功能及速率的因素有很多,如供给摆轮的能量、振频、游丝、腕表方位、温度、磁场、润滑、以及经年累月的消耗老化等等。因此,调校腕表涉及复杂的程序。倘若聚焦关键操作,调校腕表有两种主要选择。

如上图所示,调节器(A)上有两枚向下的销钉固定游丝,调节器和螺柱(B)之间的游丝(红色部分)并不活跃。因此,可以通过滑动调节器决定游丝的有效长度及其速率。  如上图所示,调节器(A)上有两枚向下的销钉固定游丝,调节器和螺柱(B)之间的游丝(红色部分)并不活跃。因此,可以通过滑动调节器决定游丝的有效长度及其速率。

  没有调节器的被称为无卡度摆轮。游丝长度恒定,而非由调节器上的销钉固定。若想调整速率,制表师可移动摆轮上的螺丝或砝码,改变摆轮惯性,而不是在游丝长度上做文章。

制表师调校摆轮上的螺丝。螺丝可用于平衡摆轮、调整速率。为了降低速率,需反向旋松螺丝,或将摆轮上的砝码向外移动。  制表师调校摆轮上的螺丝。螺丝可用于平衡摆轮、调整速率。为了降低速率,需反向旋松螺丝,或将摆轮上的砝码向外移动。

  无卡度摆轮是一种优质解决方案,其操作更加复杂,但走时更加精准,因为规避了某些特定风险。此外,无卡度摆轮也不会受到冲击的影响,而冲击可能导致调节器的移动。

  抵抗重力,陀飞轮

  振荡器和擒纵机构受到多个因素的不利影响。新材质的应用可以抵消磁力或温度变化的负面影响。同时,腕表的精度也收到重力的影响。方位的变化会显著影响腕表的走时,特别是干扰摆轮的等时性。

Gronefeld陀飞轮机芯Gronefeld陀飞轮机芯

  1801年,阿拉伯罕-路易·宝玑设计出抵消地心引力影响的解决方案——陀飞轮,并获得专利。这种解决方案,是将摆轮、游丝和擒纵机构置于低速旋转(通常为每分钟旋转一圈)的框架内,用以平衡不同方位的误差。陀飞轮被视作宝玑先生最伟大的发明之一,能够制造如此壮观迷人的复杂功能装置,也是制表师高超技术和精湛工艺的明证。

  经过200多年的发展,宝玑先生的心血结晶如今被佩戴在腕间,并呈现百花齐放之势。在陀飞轮设计制造方面,近年来制表行业取得多项创新,尤以多轴陀飞轮最为特别,这些创新将陀飞轮提升至新的高度。此外,陀飞轮腕表的成本和售价,也逐渐变得亲和近人。

  “非常规”振荡器

帕玛强尼Senfine概念机芯的“非常规”振荡器,以两个交叉的柔性片调校擒纵机构。帕玛强尼Senfine概念机芯的“非常规”振荡器,以两个交叉的柔性片调校擒纵机构。

  除了传统摆轮和游丝,制表师们还设计出“非常规”振荡器。近年来,随着新型擒纵机构的发展和硅材质提供的性能潜力,这些振荡器已经能够达到更高的振频提高精度,或降低机芯能量消耗。其中,替代传统螺旋游丝的最新创新包括:泰格豪雅的线性振荡和片式结构(Mikrogirder腕表)、De Bethune的声学谐振器、以及帕玛强尼Senfine概念机芯的柔性片结构。在不同层次上,所有这些解决方案都旨在达到更高的振荡频率和更低的振荡幅度。

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