【收藏!读芯术】当代擒纵机制大集合全解
2019年02月21日 11:00 来源:腕表之家作者:大写的萝拉

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擒纵的驱动效率直接影响着机芯性能,百年来始终是机械制表的研发核心项目,这十多年来随着科技的精进与硅材质的普及,各式新设计的擒纵也迅速出现运用在现代腕表中。

擒纵装置在机芯中主要负责分割时间能量分配的工作,介于传动轮系与调速机制之间,搭配律时系统一同作动,整体的优劣左右了机芯运作的效能与精准度,也因此被认为是机芯的心脏。

擒纵装置的功能

擒纵装置通常包括了擒纵轮、摆轮、中介轮或提供规律擒纵动作的零件,而擒纵器就像是一开一关控制水流的水龙头,主要有两个作用:1. 避免发条盒的能量一次耗尽。2. 会将能量传送到最主要的律时结构:摆轮,以调节每次能量开启与关闭的间隔时间。擒纵器的一擒一纵让钟表正确地计算时间,钟表的时、分和秒针则是依照擒纵器的振频,以精准的节奏运行。 

擒纵结构是一枚机芯最关键的核心装置

市面可见的擒纵种类

擒纵的种类从古至今诞生过数百上千不同种类的样式,大部分只停留在原型阶段便消失了,也有几个因其性能优异至今仍有品牌将其改良沿用,而在现代腕表中可见到的擒纵装置可分做以下几种:

㊀:瑞士杠杆擒纵Swiss Lever Escapement

瑞士杠杆擒纵是目前市面上机械表中使用最广泛的擒纵装置,也是揭开现代机械钟表真正序幕的擒纵结构。瑞士杠杆擒纵包括了擒纵轮、具有两个冲击石的擒纵叉(又称为马仔)、冲击滚碟与插梢,再搭配平衡摆轮与游丝,一连串的作动达到稳定均等输送动力以规律时间的目的。


瑞士杠杆擒纵的运作图


擒纵轮


擒纵叉


调速系统(平衡摆轮与摆轮游丝)

新式杠杆擒纵

劳力士Chronergy擒纵

百达翡丽的Pulsomax擒纵

雅典DIAMonSIL钻石硅晶体擒纵

精工MEMS擒纵

Romain Gauthier改良了瑞士杠杆擒纵的擒纵叉外型

瑞士杠杆擒纵并不完美,既有其优点也有需要克服的缺点。优点有:间接冲击可减少擒纵对摆轮周期运动的影响、可控制擒纵叉作动角度且不易松脱、动能传递至擒纵便可自动启动。而瑞士杠杆擒纵较大的缺点就是必须依赖润滑油才能顺畅运行,且作动过程零件的摩擦也造成动能大量耗损。近年来许多表厂针对瑞士杠杆擒纵进行改良,拜科技进步与硅材质广泛运用之赐,市面上多了许多改良的新擒纵设计,如劳力士的Chronergy擒纵、百达翡丽以硅材质制成的Pulsomax擒纵等。

㊁:自然擒纵Natural Escapement

自然擒纵装置最早是由宝玑大师于1789年所发明,其特点是实现擒纵无需润滑油的美梦。自然擒纵拥有两个擒纵轮与两个互相咬合的棘轮,只需要一个动力来源,擒纵叉控制擒纵轮左右一擒一纵,两个擒纵轮直接冲击滚碟上的两个冲击石,两边的擒纵轮互相牵制因此可使平衡摆轮自由无设限地摆动,而不必担心摆荡过度。但由于制造过程更为繁复,且成效不彰,最终不得不被宝玑大师舍弃。


自然擒纵运作图

独立制表师Laurent Ferrier以自然擒纵为原型,设计出了现代版的自然擒纵,为了减低零件重量Laurent Ferrier选择以硅材质制作擒纵叉,且利用LIGA技术制作出两个超薄的镍合金擒纵轮,他将宝玑大师最初设计擒纵轮与棘轮同轴的擒纵轮组改良为擒纵轮直接嵌入冲击爪,使擒纵的整体重量再减轻以解决自然擒纵的惯性问题,最终使自然擒纵得以实现。Laurent Ferrier的自然擒纵优点在于其驱动效率优秀和低误差,同时又兼顾高安全性和再启动性。


Laurent Ferrier自然擒纵运作图

自然擒纵启发的当代擒纵

F.P.Journe的EBHP高性能双轴擒纵系统

F.P.Journe的 EBHP高性能双轴擒纵运作方式

雅典双向擒纵

F.P.Journe以自然擒纵为原型,改良设计出了具有高安全性与可再启动的高性能双轴擒纵,尤其大幅度改良了中间的擒纵叉结构。雅典也是相当早投入改良自然擒纵的品牌,曾推出过直接冲击的双向擒纵,而后经过改良且利用硅材质的特性,研发制造出了雅典双向擒纵设计。

㊂:冲击式天文台擒纵Detent Escapement

直接冲击式的棘爪擒纵装置又称为冲击式天文台擒纵,也是近代许多品牌尝试改良的擒纵类型。冲击式天文台擒纵的设计较为简约,擒纵轮与一个细长附有游丝弹簧及搭载小颗宝石(用以制动擒纵轮)的长轴作动,并直接接触摆轮下的冲击石,给予摆轮推动力。冲击式天文台擒纵结构上零件的接触面积少,驱动效率较杠杆擒纵要高,也不需要过度依赖润滑油。Urban Jürgensen的UJ-P8机芯是近年首枚改良冲击式天文台擒纵并放入腕表的代表性作品。


冲击式天文台擒纵运作图

改良式冲击式天文台擒纵

宝格丽于Ammiraglio del Tempo三问腕表中搭载了冲击式天文台擒纵

Christophe Claret全新Angelico腕表搭载了冲击式天文台擒纵


Christophe Claret另一款Maestoso腕表同样搭载了冲击式天文台擒纵

积家Ellipse Isometer擒纵

冲击式天文台擒纵近几年突然受到重视,除了Urban Jürgensen之外,陆续亦有不少品牌运用在特殊表款内,如宝格丽的Ammiraglio del Tempo大复杂三问腕表与独立品牌Christophe Claret都曾在大复杂表款中搭载了此类擒纵。而更早之前,积家甚至曾经推出过一款单臂式Ellipse Isometer擒纵,也是根据冲击式天文台擒纵改良而来。

㊃:爱彼新式擒纵AP Escapement

爱彼擒纵改良自历史中的罗宾擒纵(罗宾擒纵则是改良自棘爪擒纵),其改良目标有三:1.提高精准度,2. 性能稳定且持久,3.高效率,爱彼擒纵结合了直接冲击擒纵结构的高效率与瑞士杠杆擒纵结构的安全稳定性的优点。爱彼设计了一个造型独特的杠杆型擒纵叉,横置于擒纵轮上方,上方的冲击红宝石仅具有锁定和脱离擒纵轮作用,但不具有动力传输功能,以避免干扰摆轮的正常运作,红宝石与擒纵轮接触面经由结构性的改良使其接触面积降低至0.05mm(一般擒纵平均接触面为0.4mm左右),大幅减低因摩擦造成过渡耗能的情形,也实现了无需使用润滑油的目标。


爱彼擒纵运作图

爱彼擒纵的其他运用

RICHARD MILLE的RM 031搭载了爱彼新式擒纵系统

爱彼新式擒纵结构

爱彼所研发的新式擒纵目前除了搭载于爱彼部分表款内,仅有RICHARD MILLE因与APRP表厂合作而得以使用。RM将此擒纵搭载于RM 031腕表机芯中,拜爱彼新式擒纵的高效能与高振频特质所赐,拥有每日不到1秒差的高精准度。

㊄:同轴擒纵Co - Axial Escapement

同轴擒纵系统是由制表大师乔治·丹尼尔所设计,其最初的概念借鉴自宝玑大师的自然擒纵,目的是打造出结合杠杆擒纵与棘爪擒纵两者优点的擒纵系统。同轴擒纵的特点是拥有大小不同、上下同轴的擒纵轮,并搭载了三个冲击宝石的擒纵叉进行咬合与释放,这个三爪擒纵叉外型与瑞士杠杆擒纵的擒纵叉相当类似。摆轮顺时针摆动时,动力直接透过大擒纵轮冲击滚碟的冲击石,摆轮逆时针摆动时,则由小擒纵轮透过擒纵叉上中间的冲击石传递至擒纵叉。同轴擒纵系统现由欧米茄独家使用,为提高同轴擒纵的效能欧米茄几经精进改良其结构与外观,可说是目前市占率第二高的擒纵系统。


同轴擒纵运作图

相似概念擒纵

Paul Gerber设计搭载于Gerber 33机芯的自制擒纵

独立制表师Paul Gerber为他的机芯Gerber 33改良研发了无须上油的Paul Gerber擒纵,其结构融合了冲击式天文台擒纵、杠杆擒纵与George Daniels的同轴擒纵,拥有两个同轴的擒纵轮,动力借三叉擒纵叉传递至摆轮(George Daniels的同轴擒纵推动力则是由擒纵轮直接传递至摆轮)。擒纵叉上设有三个冲击石,借由两个传统擒纵叉的冲击石及第三个从擒纵叉轴心延伸而出的冲击石交互进行运作。

㊅:新式恒定擒纵Constant Escapement

芝柏的恒定擒纵可说是近代恒定擒纵革新的里程碑,芝柏将挫曲原理运用于擒纵结构,并借新兴的硅材质特性打造出一体成形、结构特异新颖的蝶型框架与游丝片,研发了当时前所未有的恒定擒纵系统。在此擒纵系统中,擒纵叉只需些微的动作便能启动蝶型框架内游丝片的挫曲现象,使游丝片两边可持续一上一下的作动,只要主发条可以源源不绝地提供动力,它就可以精确且恒久稳定地提供动力至摆轮。


芝柏恒定擒纵运作图,外部蝶型框架与中央游丝片为一体成形硅质零件。

相似概念擒纵


帕玛强尼Senfine机芯的恒定蚱蜢式擒纵

雅典运用于InnoVision 2的双向恒定擒纵

雅典船锚陀飞轮腕表所搭载的锚式恒定摆动擒纵

真力时以硅材質打造结合擒纵与律时结构的全新震荡结构

帕玛强尼同样利用硅材质的特性,在概念性Senfine机芯中研制出独特的恒定蚱蜢式擒纵,擒纵叉上的两个柔性片簧与擒纵轮发生互动,这一设计的目的也是为了减少摩擦与干扰。相同的概念也可见于雅典InnoVision 2腕表机芯中的双向恒定擒纵与雅典船锚陀飞轮腕表(UN-178机芯)所搭载的锚式恒定摆动擒纵。真力时则更进一步以硅材质打造出拥有几何轮廓并整合擒纵与律时结构于一体成形的圆形薄片,堪称当今最简化的"擒纵系统"。

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