[p=30, null, left]本文选自华语圈最专业的钟表杂志时间·艺术2014年1月·增刊[/p][p=30, null, left]原文标题:擒纵机构的前世今生[/p][p=30, null, left]撰文:周蓉[/p][p=30, null, left][/p][p=30, null, left]擒纵机构是机械钟表中一种传递能量的开关装置。从字面上就很好理解擒纵机构在机械钟表中所扮演的角色:“一擒,一纵;一收,一放;一开,一关”,擒纵机构将原动系统提供的能量定期地传递给摆轮游丝系统使其不停地振动,并把摆轮游丝系统的振动次数传递给指示系统来达到计时的目的。因此,擒纵机构的性能将直接影响机械手表的走时精度。[/p][p=30, null, left]擒纵机构的起源现已很难考据。13世纪的法国艺术家Villard de Honnecourt就已发明出擒纵机构的雏形,这个仪器看上去是一个计时装置,但走时不精确。随后的几百多年,迎来了机械钟表的“黄金时代”,大约有300多种擒纵机构被发明出来,但只有10多种经受住了时间的考验。[/p][p=30, null, left]前世[/p][p=30, null, left]机轴擒纵机构[/p][p=30, null, left]是最早已知的机械擒纵机构[/p][p=30, null, left]机轴擒纵机构Verge escapement[/p][p=30, null, left][/p][p=30, null, left]机轴擒纵机构简易示意图[/p][p=30, null, left]机轴擒纵机构是最早已知的机械擒纵机构,又被称为冠状轮擒纵机构(crown wheel escapement)。很遗憾,究竟是谁发明的机轴擒纵机构,它的第一次“亮相”又是何时,都已不可考证,但它似乎与机械钟表的开端有着密不可分的关系。从14世纪以来,机轴擒纵机构被应用于钟表中约达400年之久。18世纪瑞士天文台表制造师Ferdinand Berthoud曾在其书《时间测量史(History of the Measurement of Time)》中这样评价机轴擒纵机构:尽管发明了无数种擒纵机构,但要说用于日常普通的手表中,还是机轴擒纵机构最好。[/p][p=30, null, left]机轴擒纵机构中的擒纵轮形似西方王冠,故称冠状轮(有些机轴擒纵机构的冠状轮是水平的,而有些则是垂直的),冠状轮的锯齿形轮齿向轴突出,前面是一根竖直的机轴,机轴上有两片呈一定角度的擒纵叉,运行时,冠状轮上的一个轮齿能与一片擒纵叉相咬合。[/p][p=30, null, left][/p][p=30, null, left]机轴擒纵机构模型[/p][p=30, null, left]16世纪末期,意大利物理学家伽利略注意到教堂里悬挂的那些长明灯被风吹后,有规律地摆动,他按着自己脉搏的跳动来计时,发现它们往复运动的时间总是相等,由此发现了摆的等时性。1657年,荷兰物理学家惠更斯根据伽利略的发现将钟摆引入了时钟,制作出了摆钟。[/p][p=30, null, left]钟摆与机轴呈垂直方向。冠状轮旋转时,轮齿推动其中一片擒纵叉,转动起机轴以及与其相连的摆杆,并推动第二片擒纵叉进入齿道中,直到轮齿推动第一片擒纵叉,如此往复。加入了钟摆之后,钟摆有规律的摆动使得机轴擒纵机构中的擒纵轮是以恒定的速率向前移动。机轴擒纵机构的优点是就是不需要加油,也不需要很精细的制作工艺;而缺点就是,每一次齿轮与擒纵叉咬合时,摆杆形成反作用力,推动冠状轮向后一小段距离(回退)。[/p][p=30, null, left][/p][p=30, null, left]惠更斯制作的搭载了机轴擒纵机构的摆钟,惠更斯称其精准度每日可在10秒以内[/p]
[p=30, null, left]冠状轮上的轮齿数必须为奇数,通常两片擒纵叉之间的夹角为90°-105°,从而使钟摆的摆角为80°-100°。为了减少钟摆的摆动,增加等时性,法国人将擒纵叉之间的角度加大到115°。这样钟摆的摆角为50°左右,减少回退。但机轴需要被安装得离冠状轮非常近,因此轮齿与擒纵叉相碰时离轴很近,减少了杠杆作用,增加了摩擦力,造成擒纵机构的磨损以及走时的不精确。[/p][p=30, null, left]到了19世纪后期,逐渐开始流行轻薄款怀表,冠状轮都做得很小,因此磨损效果被放大,上紧发条时,钟表会运行得非常快,每天都会走快好几小时,因此机轴擒纵机构成为最不准确的擒纵机构,渐渐被其他擒纵机构所取代。[/p][p=30, null, left]交叉节拍式擒纵机构Cross-beat escapement[/p][p=30, null, left][/p][p=30, null, left]交叉节拍式擒纵机构的仰视图和侧视图[/p][p=30, null, left]在钟摆被运用到早期的机轴擒纵机构之前,交叉节拍式擒纵机构的发明满足了天文学家们对时钟精准度日益严苛的要求。在西方技术史上,一个机械的技术问题经过一系列改进被解决之后,通常之前的机械(即使是设计非常精巧的机械)很快就会被遗忘。交叉节拍式擒纵机构就是这样一个长期被遗忘的机械装置。事实上,交叉节拍式擒纵机构在西方机械钟表发展史上的地位不容忽视。[/p][p=30, null, left][/p][p=30, null, left]瑞士制表师、天文学家Jost Bürgi于16世纪所制造的钟搭载了交叉节拍式擒纵机构[/p][p=30, null, left]交叉节拍式擒纵机构的发明者和首位制造者是瑞士的制表师、天文学家Jost Bürgi(1552-1632)。他将机轴擒纵机构中的单一摆杆改良成双摆杆。随着这种恒动装置的发明,将机械钟的精确度提高了两个数量级,并使时钟每天误差率保持在一分钟之内。[/p][p=30, null, left]双摆擒纵机构Two-pendulum escapement[/p][p=30, null, left][/p][p=30, null, left]搭载了双摆擒纵机构的剪刀式座钟[/p][p=30, null, left]还有其他一些擒纵机构用双摆代替了单摆。一种是将双摆直接装在两个柄轴末端,每个柄轴的另外一段则各装有一个擒纵叉以及一片异形齿轮。两个钟摆反方向摆动,并一前一后接收到能量。这种双摆擒纵机构是由法国制表师Jean Baptiste Dutertre发明的。[/p]
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:06
冠状轮上的轮齿数必须为奇数,通常两片擒纵叉之间的夹角为90°-105°,从而使钟摆的摆角为80°-100°。为了 ...
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:07
左:法国制表师Jean Baptiste Dutertre发明的双摆擒纵机构右:惠更斯为了增加钟摆的等时性,在钟摆的两侧 ...
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:11
19世纪后期的钟里面所搭载的锚式擒纵机构锚式擒纵机构的机械操作与机轴擒纵机构有相似之处,有两个缺点: ...
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:12
销子轮式擒纵机构细节图冲击式天文台擒纵机构Detent escapementThomas Earnshaw冲击式天文台擒纵机构模型 ...
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:12
美国制表师Thomas Earnshaw设计的冲击式天文台擒纵机构示意图复式擒纵机构Duplex escapement复式擒纵机构 ...
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:13
蚱蜢擒纵机构Grasshopper escapement搭载了蚱蜢擒纵机构的钟18世纪,英国制表大师John Harrison发明的蚱 ...
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:14
今生现代手表所最广泛使用的杠杆式擒纵机构杠杆式擒纵机构Lever escapement瑞士杠杆式擒纵机构示意图杠杆 ...
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:15
销钉式擒纵机构Pin pallet escapement销钉式擒纵机构示意图销钉式擒纵机构是一种便宜但不太精确的杠杆式 ...
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:16
之前有提过,传统的杠杆式擒纵机构由于整个运动过程中所产生的摩擦方向都是垂直的,导致大量能量被消耗, ...
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:17
双向擒纵机构Dual Ulysse Escapement双向擒纵机构的结构图双向擒纵机构是ULYSSE NARDIN(雅典)的钟表设 ...
表叔王寂 发表于 2015-5-6 16:18
恒定动力擒纵机构Constant escapement2008年,GIRARD-PERREGAUX(芝柏)发表了恒定动力擒纵机构的原型。 ...
黑森林 发表于 2015-5-7 13:44
今天我好好拜读了一下,打算从这个学起