控制能量转换的部件存在于钟表机械内部,其功能十分明确。名称中的“擒”与“纵”形象地揭示了它的作用原理,具体表现为时而制动,时而释放,时而聚集,时而释放,时而开启,时而关闭。该装置负责接收动力源输送的力,并周期性地输送给平衡轮弹簧组件,促使它持续摆动。同时,它还负责将平衡轮弹簧组件的摆动次数告知读数装置,以此实现计时功能。因此,擒纵机构的性能将直接影响机械手表的走时精度。
如同火车与控制装置的接合部,擒纵装置是能量与节奏之间一个极其精密的纽带。增强其效能,将显著提升整体构造,能量保持,准确度,持久程度以及市场认可度。
1、瑞士杠杆式擒纵系统Lever
它早在二十年代就已是钟表的标准配置。原因在于它的实用价值。通过一根带钩的杆件,交替固定和松开擒纵轮。每半个摆轮摆动时,都会获得能量补充。
雅典推出了Cal.UN-118机芯,该机芯运用了经典的瑞士杠杆式调速装置
但驱动力并非直接施加,而且机械效能不高。虽然构造极为简明,杠杆的爪子会沿着擒纵轮的齿面移动一段距离,因而造成不少摩擦。无论如何,整座钟表都已适应这种情况。最优越的杠杆擒纵装置能够拥有300度的摆幅,并且几乎达到了理想的节拍。
优点:简单,便宜,稳固,常见。
缺点:太普通,机械效率低。
2、恒定动力擒纵系统
芝柏的恒定动力擒纵机构
芝柏研制的擒纵机芯在精确意义上具备恒定动力功能。它的形态和运行机制都显得与众不同。
只有三齿的擒纵轮
一个薄薄的弧形板穿过一个硕大的机翼式结构,这其实是硅质控制装置的夹片。摆轮摆动使薄片向前后弯曲,每次弹开擒纵轮的一个齿。当摆轮转向时,所有动作又从头开始。
当力量充沛时,薄片才会发生形变,每次形变都会释放相等的能量,从而产生稳定动力。采用两个动力轮的装置,具备多种双轮控制机芯的长处。
优点:革新,恒定动力,双倍动力。
缺点:昂贵,复杂, 过大。
3、等容椭圆擒纵系统
它的应用历程短暂。它最初搭载于大翻转系列手表的175机芯上,但最终被积家放弃,因为手表的计时精度无法与传统的杠杆擒纵机构相媲美。
该装置是天文钟擒纵机制的一种变体,未能有效解决抗冲击问题,且过于脆弱,即便放置于可翻转的陀飞轮结构之中也无法避免损坏。陀飞轮并非核心擒纵组件,仅作为辅助装置存在。即便像积家这样的知名品牌,也无法在这项技术上实现稳定可靠的突破。
优点: 振幅高,名气大,迷人。
缺点:在腕表上不如瑞士杠杆式擒纵系统,复杂。
4、销钉式擒纵机构Pin
这种利用销钉进行控制的机械装置属于成本较低但精度欠佳的杠杆式控制结构,常见于自动报时器、烹饪计时工具、落地钟以及七十年代经济型腕表。该方案的构思始于1798年法国钟表匠Louis的原创,随后Louis-在1823年对其进行了改良并成功申请了专利权。1867年,德国钟表匠渴望打造出"工人用的小型计时器",因此把钩形控制机件用到这种计时器上。这种计时器的售价仅需普通劳动力一周的收入。在美国,钩形控制机件被用在价格低廉的"美制钟表"里。一战后,这种钟表变得流行起来。
这种机械装置和杠杆式擒纵装置类似,不过它把水平宝石擒纵叉换成了垂直金属销钉,同时调整了擒纵齿轮的轮廓,20世纪60年代,TIMEX和豪利时都制造过安装有宝石销钉擒纵叉的腕表。
销钉式擒纵机构应用普遍,它具备诸多杠杆式擒纵机构的优点,并且生产起来更为简便。常规的杠杆式擒纵机构,其擒纵叉设有两个斜面——锁面和冲面,用以接触擒纵轮齿。为确保擒纵机构正常运作,锁面与冲面的角度必须精确校准。销钉式擒纵机构的设计巧妙,其锁面和冲面直接模拟擒纵轮齿的形态,因此无需进行成本较高的调整工序。但是,金属销钉的摩擦系数比宝石擒纵叉要大,同时加工不够精细,导致销钉式擒纵装置的计时误差明显。这类金属销钉还更容易发生损耗。采用销钉式擒纵机构的钟表价格十分低廉,一旦损坏或过度磨损,人们往往不会尝试修理,而是直接丢弃。到了八十年代,价格低廉的石英表占据了原本属于中低端市场的份额,使得销钉式擒纵机构逐渐被淘汰出局。
5、爱彼 擒纵系统
爱彼的擒纵机构看似与常规杠杆类似,不过多了个额外的擒纵叉部件。这种设计融合了杠杆与擒纵器的特点,其灵感源自Robin的擒纵方案。和同轴擒纵装置一样,擒纵齿轮与擒纵叉的接触点呈切线状态。
双向擒纵机构的正面和反面
接触面宽度显著降低,从0.4毫米缩小至0.05毫米,这样做能够增强机械性能。擒纵轮齿被设计成中空结构,目的是为了提升工作效能。
这个擒纵系统目前仅适配两种机芯,最新款可追溯至2009年。第一种机芯具备十天动力储存,拥有秒针显示,运作频率为每秒六次。可惜,如此精良且多功能的机芯却未被充分利用。
优点: 高效,实际,无需润滑。
缺点: 仅限超复杂功能机心,被忽视。
6、同轴擒纵系统
这项创新最终被欧米茄公司所吸纳,同轴擒纵机制成为继瑞士杠杆式擒纵机制之后,唯一能够实现大规模生产的替代方案。由于中间齿轮与同轴擒纵轮之间的特殊关联,擒纵叉的穿透程度也显著小于传统的杠杆式擒纵机制。
减少摩擦是由于与宝石的接触变成了平面,机芯的精准度或许没有改善,不过保修期限却从两岁增加到了四岁,欧米茄对于瑞士天文台的精准计时认证也感到十分高兴,基础机芯的动能维持能力大约在五十五个小时上下。
优点: 减少摩擦,使用寿命长,省钱,仅需少量上油。
缺点: 佩戴者有限的好处,动能储存没有增加。
7、双擒纵系统
这个新兴品牌并非主流,凭借一种改良型自然控制装置,在众多专业品牌中赢得了一席之地。
的双轮擒纵机构示意图
他的装置通过一根杠杆连接两个动力齿,齿轮的齿形经过特别设计以契合杠杆,简化成一根无棘爪的直杆。这种双重动力擒纵构造与F.P. 或 的设计不同,关键在于杠杆选用了硅材料制成。
优点: 高振幅,高效,与众不同,自我润滑。
缺点: 太神秘,与其他双轮擒纵系统相似。
8、枢轴式天文钟擒纵系统
掣子可以卡住擒纵轮,它位于杠杆的末端,是一个基础的擒纵叉瓦。摆轮能够短暂提起掣子,然后松开擒纵轮。
掣子会回到擒纵轮那里去。动力直接作用在摆轮上,不过每次摆动时,会降低能量传递的平稳性,因此摩擦也随之变小。
优点: 精准,高效,非常适用于腕表。
缺点: 难以实现,仅停留在实验阶段。
9、高频双轴擒纵系统
François-Paul 长期致力于宝玑式自然擒纵系统的改进,为其构思了带有后置匣子的方案,他的双轴擒纵装置在两条杠杆上配置了两个动力齿,这些齿会在摆轮每一次摆动的一半周期内交替提供能量,动力来源是直接驱动,并且使用的钛合金杠杆尺寸相当可观,采用持续动力上弦的机芯,提升了运作的频率
双向擒纵机构的正面和反面
这种双轴擒纵机械装置很可能是专门为带有ètre标识的腕表打造而成。
优点: 高效,免润滑,自我启动。
缺点: 太独占,复杂。
10、双向擒纵机构Dual
雅典表于2000年为奇想系列手表配置了该擒纵装置,至今仍是这一系列手表独有的擒纵装置。品牌随即将研究重点从擒纵装置和调校装置转向了专属机芯的开发。
双向擒纵机构的结构图
如同自然式擒纵机构那样,这是一种双齿条擒纵装置,动力直接施加于振荡器上。它的杠杆部分十分短小,形似一块薄薄的金属片。
这个系统看似平常,实则构造精巧。齿轮的轮廓与众不同。设计如此是为了降低摩擦阻力。它非常契合精密电镀制造工艺的要求。
优点: 无需润滑,名气大,独创,高机械效率。
缺点: 稀有,复杂,昂贵。
11、磁性摆动擒纵机构Tag Heuer
泰格-豪雅在它的机械结构里使用了磁铁来替换掉常规的发条。这种创新的获得COSC认证的调校器打破了持续三个世纪的钟表制造惯例。在经典的螺旋形发条装置(由惠更斯在1675年创造)里,重物造成的引力影响是整个系统的关键所在。而泰格-豪雅的机械构造中,这个问题已经不存在,因此不会产生摆幅的衰减现象。因此,手表的准确程度,包括性能,都大幅增强,频率精确性和稳定性均显著改善。
这个装置用磁铁替换了常规的发条,整体构成一个谐振系统,依靠四块高性能磁铁产生磁场,通过精确的几何计算实现立体控制,从而为摆轮的振荡提供必需的线性制动力矩,它的运行周期能抵御外力变化的影响,四块磁铁形成的稳定磁场可以持续数十年不衰减。