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浅析擒纵机构的发明、演化与创新

发布时间 2020-01-03 22:59:10共 58 人关注

   一些制表师(商)拥有多学科专业知识,这使他们能够在时间计量基础研究领域开启全新篇章。特别是,设计和构造新型振荡器的潜力,新的设计也带来了对擒纵机构工作原理的探索。

   在提高腕表的性能方面,硅的许多特质,使其成为几乎完美的材料。硅轻盈、抗磁、柔韧、几乎也无需润滑。此外,硅可以极高的精度制造复杂零件,这为擒纵形状的创新提供了可能。

   帕玛强尼Genequand擒纵机构

  硅材质

   芝柏恒定动力擒纵机构(Constant Escapement)针对机械腕表能量消长难题,为制表师们的百年求索设计出一个解决方案。Nicolas Déhon在为劳力士工作期间发明这种机构,数年后硅材质的应用使该项目的实现成为可能。时任芝柏首席执行官的Gino Macaluso决定放手一试,业内首款恒定动力擒纵机构随之诞生,这种装置兼具技术性和美学艺术性。芝柏恒定动力擒纵机构加入一条直径14微米的弹性硅质游丝,其作用类似于能量存储单元,可周而复始地向振荡器提供稳定动力。

   同年晚些时间,De Bethune宣布了开发谐振擒纵机构(Résonique Escapement)的研究成果。谐振擒纵机构以谐振元件取代传统振荡器,设计理念令人惊叹不已。在Denis Flageollet构思的系统中,传统机械动力源由磁性陀代替,后者通过永磁体使谐振器振动。磁性陀的转速和谐振器的固有频率同步,这样即可在没有机械连接的情况下驱动轮系。

   泰格豪雅Mikrogirder擒纵机构

   欧米茄同轴擒纵机构,基于乔治·丹尼尔斯的概念

   时间回到250年前,托马斯·马奇(Thomas Mudge)发明杠杆式擒纵机构(Lever Escapement);而今,擒纵机构再一次成为经典机械腕表技术突破的新边疆,以及技艺精湛、匠心别具和大胆无畏的制表师的至高荣耀。接下来,本文将系统介绍擒纵机构的发明、演化与创新。

   雅典表锚式陀飞轮腕表,配备恒定摆动擒纵机构

   芝柏恒定动力擒纵机构

   帕玛强尼Senfine概念腕表配备的Genequand擒纵机构,与约翰·哈里森的蚱蜢式擒纵机构有很多相似之处,以柔性件取代传统擒纵叉来锁定和解锁擒纵轮。瑞士电子与微技术中心 (CSEM) 的物理学家皮埃尔·杰纳昆德 (Pierre Genequand) 设计出一种新型机械调速机构,应用柔性结构大大降低能耗,振幅仅为16°,且无需润滑。这使机芯可以实现16赫兹高振频、高进度、以及长达70天动力储备。与芝柏恒定动力擒纵和雅典表锚式擒纵不同,帕玛强尼Genequand擒纵搭配非常规振荡器,摒弃游丝,改用柔性片,这也是低能耗的另一个原因。

  柔性机制原理

   Urban Jurgensen和Christophe Claret从前辈先贤身上获得灵感,推出更加现代的棘爪擒纵机构(Detent Escapement),并为其配备特殊装置克服冲击难题,使之从航海计时器范围扩展至现代腕表领域。独立制表师FP Journe(Chronometre Optimum腕表)、Voutilainen和Laurent Ferrier(珍珠陀机芯)则为阿伯拉罕–路易·宝玑先生发明的自然擒纵机构(échappement naturel)带来许多新的变化。

   爱彼擒纵机构

   雅典表FreakLab腕表,配备双向擒纵机构

   18世纪中叶,英国制表师托马斯·马奇发明杠杆式擒纵机构。至今,几乎所有机械腕表仍在沿用。历经多年沉寂,在垂直整合的过程中,瑞士制表行业已经进入新型擒纵机构的爆炸式发展期。最新技术的问世,特别是硅的应用,为擒纵机构的发展提供了广阔的前景。

   目前,硅主要用于改进经典的瑞士杠杆式擒纵机构。如劳力士、百达翡丽和斯沃琪集团这样的制表巨头也采取了同样的做法,为瑞士电子学与微电子科技研究中心(CSEM)的共同研究项目提供资金,以开发硅质振荡器。作为研究成果,百达翡丽Pulsomax擒纵机构和瑞士杠杆式擒纵机构的原理类似,但硅的应用优化了擒纵叉和擒纵轮的几何结构,进而显著提高了机芯的精准性、可靠性和调校效率。秉承类似的精神,宝玑推出Classique Chronométrie 7727腕表(GPHG 2014 “金指针奖”得主),成功将振频提升至72,000次/小时(10赫兹);相比之下,传统机芯振频仅为18,000/小时(2.5赫兹)或28,800次/小时(4赫兹)。

   百达翡丽Pulsomax擒纵机构

   同样借助硅的潜力,2014年雅典表推出船锚陀飞轮腕表,投下另一颗前卫机械技术炸弹。锚式擒纵机构(Anchor Escapement)采用硅质框架,擒纵叉由两片弹固定在中间。摆轮每次交替所产生的推动脉冲,会传送能量到弹,柔性片彷如一个发夹般弹动,突然从稳定状态转为另一状态,没有擒纵叉轴支撑的擒纵叉因而恒定的前后摆动,但却不会产生摩擦力。更妙的是,当弹恢复原位时,它会返还存储能量。

  螺旋游丝之外

   在擒纵机构的革新中,基于柔性机制原理,硅材质的应用,提供了开发平游丝弹性的重要机会。

   在擒纵机构的革新先驱者中,雅典表独树一帜。2000年,品牌推出Dual Ulysses Escapement双向擒纵机构,并将其用于配备Freak奇想腕表。这种机构由路德维格·欧克林(Ludwig Oechslin)研发,其目标是通过巧妙、简单、对称的架构提高可靠性。双向擒纵机构配备两个擒纵轮和三角形杠杆,交替锁定两个擒纵轮,并向摆轮传输动力。

   经典的瑞士杠杆式擒纵机构

   擒纵机构是最重要的腕表部件之一,可谓机芯的“大脑”,亦或“心脏”,它是决定主发条盒能量释放速度的装置。擒纵机构和振荡器协调运作,推动振荡器,反之,受到后者的约束。它的作用,对于追求机芯的完美精准、稳定性和耐用性至关重要。

   泰格豪雅的研究,主要集中于研发可测量短时间间隔的超精密高振频计时码表。2010年,泰格豪雅推出一款名为Carrera Pendulum的概念腕表,配备首款无发条机械擒纵机构,以磁力效应替代传统游丝,低振幅、高振频(50赫兹)驱动摆轮。2011年,品牌发布Mikrogirder腕表,该腕表采用线性振荡(相对经典游丝螺旋形状)和片式结构,能够在非常小的范围内振动,不受重力影响,且振频提升至惊人的1,000赫兹。

   De Bethune Résonique擒纵机构

   托马斯·马奇发明了瑞士杠杆式擒纵机构,但后来者并不满足于此,他们决定探索不同的道路。英国制表大师乔治·丹尼尔斯(George Daniels)就是其中之一,他的成就是一个全新的系统。乔治·丹尼尔斯在1970年代推出的同轴擒纵机构,旨在避免使用润滑剂,因为随着时间的推移,油的不断增厚会影响腕表的性能。同轴擒纵的三层式擒纵轮、擒纵叉、摆轮轴圆盘及冲击销协调运作,通过水平推动完成动力传递。相比之下,瑞士杠杆式擒纵机构涉及滑动运作(擒纵轮齿沿圆盘),使完美润滑变得不可或缺。除了瑞士杠杆式擒纵,至今以工业化大规模生产的其他擒纵机构只有同轴一种,这反映了欧米茄的创新生产能力,现在欧米茄同轴机芯已配备硅游丝。

   几年后,爱彼基于18世纪罗伯特·罗宾(Robert Robin)的擒纵机构,提出一个有趣的概念。爱彼擒纵是一种直接传动机构:擒纵轮直接向摆轮传输动力,无需经过擒纵叉的解锁和锁定。这减少了能量的损耗,并且消除了润滑的需要。爱彼也将机芯振频提升至43,200次/小时(6赫兹),以提供更高的精度。

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