前幾天與英雄莫問先生討論長動力機芯的問題,說著說著就提到了一個新鮮玩意兒,就是標題中的Genequand Regulator(還沒有正式的中文名稱)。英雄先生建議我把我對這個新型擒縱裝置的介紹單獨發一個帖,然後我就這麼做了。Genequand Regulator最早由物理學家Pierre Genequand提出,經過瑞士電子與微技術中心與Vaucher Manufacture Fleurier機芯廠歷時七年的研究開發,使用極具科技氣息的硅材質製成。然而有趣的是,這個發明可以追溯到超過兩百年前,第一個成功的航海鐘的製作者John Harrison身上。Harrison自創了一種名為Grasshopper(蚱蜢)的擒縱裝置,特點是沒有滑動摩擦,相比起當時幾乎是唯一的Verge Escapement(冠狀輪)來說算是極大的進步。
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2015-7-21 10:53 上傳
上圖就是一個蚱蜢擒縱的示意圖。A是擒縱裝置的主轉軸,F、C是擒縱裝置的兩條「腿」,分別有各自的轉軸E和B。圖中,C的末端正勾住擒縱輪的一個齒,擒縱裝置在擒縱輪的帶動下繞主轉軸A逆時針。在轉動過程中,彈簧或配重塊(沒有畫出)會令C產生離開擒縱輪的傾向,但被兩者之間的靜摩擦力制止。直到轉過足夠角度,另一條「腿」F與擒縱輪接觸,使後者稍微倒退一點。這時C與擒縱輪之間壓力消失,「彈」起來離開擒縱輪,直到下一個周期開始與擒縱輪的下一個齒接觸。再上一個GIF(點擊就能看了):
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2015-7-21 10:54 上傳
回到Genequand Regulator這邊來。這個擒縱機構由三部分組成:
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1 帶有直線型彈簧轉軸的平衡擺輪。Genequand Regulator為了減小摩擦損耗,摒棄了傳統的由寶石軸承支撐的擺輪轉軸,而是使用兩條交叉的直線型彈簧代替轉軸。這樣子雖然有一點偏心現象,但兩條彈簧的形變能讓擺輪在沒有滑動摩擦的情況下轉動,能耗因而降低。同時,彈簧的形變也能積累反彈的力,起到遊絲的效果。所以現在轉軸、遊絲和擺輪成為了一個一體成型的零件。這種轉軸不是沒有缺點的——擺幅(偏離平衡位置的最大角度)最多只有20°,而Genequand Regulator設計的擺幅更僅僅是15°。為了克服低擺幅對計時精度帶來的影響,設計者相應地提高了振動頻率——高達12赫茲。
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2 同樣帶有直線型彈簧轉軸的擒縱叉。這個零件的功能基本上與蚱蜢擒縱系統相同,起控制傳動鏈轉速和維持擺輪振動的功能——就像任何一個擒縱系統做的那樣。當然,也沒有滑動摩擦。
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3 等時性校正器。可能是由於直線型彈簧轉軸的特殊性,只靠上述兩個零件本身並不能獲得很好的等時性,即振動周期不受擺幅影響的能力。這個零件的任務就是改善整個振動系統的等時性,提高計時精度。下圖就是三個零件組合後的樣子,也就是Genequand Regulator的全貌:
根據目前試驗的結果,這種擒縱裝置只用普通發條盒就能輕鬆獲得超過一個月的活動時間,同時還擁有令人滿意的精度。下一步將要檢驗其面對振動和老化等挑戰時的表現。Genequand Regulator還需要三到五年的時間來真正應用到手錶當中,讓我們拭目以待。進一步討論:Genequand Regulator能否助中國手錶實現飛躍?這個問題也是英雄先生提出來的。前文提到,Genequand Regulator的轉軸、遊絲和平衡擺輪是一體成型的,也就是說沒有單獨的「遊絲」這個零件。他由此想到:這樣是否意味著國表能夠擺脫遊絲的困境呢?雖然不想故意潑冷水,但實事求是地說,我認為沒有希望。拋開專利方面的問題(實際上是個大問題),單純考慮能不能模仿出來,難度還是很大。我們現在看到瑞士人很熱衷於玩硅零件,但單純的硅是有脆性的,必須要參雜其他物質改善它的機械性能才能應用於手錶當中。我國雖然是電子產品生產大國,但製作電子元件的硅主要是有特殊的電學性能,其機械性能依然與普通的硅接近,不能用作手錶零件。Genequand Regulator雖然沒有單獨的遊絲零件,但那兩根交叉的直線型彈簧其實兼具遊絲的職能,結果還是一樣。所以除非是做石英錶,否則遊絲的問題,不管是金屬的還是硅質的,國內的鐘錶廠商都必須正面突破。
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