学会审视手表的核心——微调装置

2015-05-26 15:37万表世界作者:万表世界

 钟表的精度是最重要的,船上用的船钟,如果一天误差只有一秒,那么据此导航累积两个月航行的误差就将达到27公里。一天一秒的误差率只是0.00001。日常佩戴的机械手表,如果日差超过10秒,使用者就有明显感觉,误差是会有累计的。因为一般人们调整手表是在大小月变换的时候,一两个月下来,差出个十分八分的,就会评价走的不准。
学会审视手表的核心——微调装置
 如何让表走的准?更精确的校正摆轮震荡周期,是最直接和常用的方法,手表的微调就至关重要
手表核心部件——微调
王雷 戴妮
 如同变速箱是汽车的核心部件,前进档位越多的越高档越贵。手表上调整走时的微调,是判断手表品质的关键部件。同一款机芯,使用不同的微调,会分出级别。比 如应用广泛的ETA机芯就会根据使用的游丝、摆轮、避震、微调,分出标准版、增强版、顶级版、天文台版(Standard,Elaborated(improved),Top and Chronometer)不同级别。顶级机芯也是一样,使用经典的拉马尼那(Nouvelle Lemania)2310机芯的几款手卷计时表中,最受市场认可的百达翡丽产品,最大的改进就是把原配的鹅颈微调变化为PP看家的Gyromax无卡度摆 轮。
一、微调是干什么的
 动辄一百多个微小零件组成的手表,看起来复杂无比,实际原理是很简单的,发条动力,通过几组齿轮传递到擒纵机构。我们看到指示时间的指针就装在传递动力的 齿轮上,要正确显示时间就需要控制这几个齿轮的旋转速度。就像控制水流速度,需要水龙头一样。控制装有秒针、分钟、时针的旋转速度的任务,就落在了终端的 擒纵机构和摆轮、游丝、微调上。
 旋转水龙头,可以调整水流大小。那么如何调节表走时的快慢呢,最重要的就是调整摆轮游丝组成的机械振荡器的震荡周期。摆轮和游丝在擒纵机构的相互配合下来回高速摆动,摆动转过的平衡位置的最大角度就是摆幅(也叫振幅)。
 如何控制震荡周期呢?有两个套路,一个是调整游丝的实际工作长度,这也是最常见的手段,采用快慢针和拨动快慢针;另一个就是调整摆轮配重,来调整震荡周期。
二、用快慢针调快慢
 快慢针是采用的最多的手表精度调整方式,这种方法很好理解,把游丝的长度截短摆动周期就会缩短,表就可以走快,把游丝放长摆动周期就会延长,就可以使表走 慢。最典型的快慢针由四部分组成:1、做微小调整的偏心螺丝 2、微调夹头部的V形部分 3、活动外桩 4、游丝快慢夹。采用快慢针理论上并不是个最好的办法,它是有先天不足的,主要体现在有了快慢夹来控制游丝工作长度,会使游丝震荡时,伸展和收缩时变形加 剧,产生更大的偏心游动,不是规则的圆周同心展缩,而变形最大的方位恰恰是在快慢夹的对面,最主要是它破坏了游丝弹性的线性,使震荡稳定性变的更加飘忽不定,游丝在快慢夹内的荡匡 以及荡匡间隙大小,不容易被控制到满意程度,这会影响到手表的等时差和位置差,而且手表最重要的,并不是调校后一时的精准,而是长久允许的稳定,也就是 说,精度不能被长时间的保持。快慢针的结构在佩戴过程中,更容易受到发条力矩的变化,温度的变化,冲击和震动的影响。所以,这也是为什么几乎所有的高精度 的大表,都会采用砝码摆轮和双层游丝的重要理由。
 采用偏心螺丝快慢针结构的表,都不会很贵。顶级表里面大概只有雅典,改自ETA的机芯会保留这样的机构,公价还能到六位数。精工的Grand Seiko盘脸和指针已经作得非常好了,但看到偏心螺丝的微调,就能理解为什么卖不过2万元。
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三、快慢针的高端——鹅颈微调
 快慢针里面的也有高端的,就是大名鼎鼎的鹅颈微调了。所谓的鹅颈,就是游丝的夹头部位打一个固定,避免松动。而这个部件可以产生很好的美学效果。
 不同于简朴的偏心螺丝快慢针微调,鹅颈微调的快慢针,有很多很贵的表款。不同形态的快慢针,也是美轮美奂。除了鹅脖子形状,类似设计还有怀表上用的蜗牛微 调,作用大同小异。鹅颈有三大作用,它能紧紧卡住快慢夹,双鹅颈的,还能卡住外桩,这个会保证震动下,这二个别产生位移,第二,它能做出精细的精度调整,保证精度能被准确的调校到一个满意和准确范围内,第三,现在更多的它是一种装饰和制表文化的传承,也是艺术和手表档次的表现。
百达翡丽早期腕表上也用过的鹅颈微调
百达翡丽早期腕表上也用过的鹅颈微调
德国产Glashutte双鹅颈微调是品牌的重要卖点
德国产Glashutte双鹅颈微调是品牌的重要卖点
学会审视手表的核心——微调装置
Chorard表的鹅颈微调将止头螺丝与快慢针的接触点隐藏在T型钢扣下了
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 德国表A.LANGE上的鹅颈微调搭配无卡度砝码摆轮,非常少见。
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 古董ROLEX手动芯上的鹅颈微调
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德国格拉苏蒂副牌union30的鹅颈微调
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江诗丹顿的表上的鹅颈微调,打磨如此精美
四、快慢针的技术创新
 通过调整游丝长度控制摆轮震荡周期是很简单有效的,通过鹅颈固定的方式,也可以很好的解决游丝夹产生位移的问题。但因为快慢夹控制的游丝,在剧烈震动下很容易错位,而且不单纯是快慢夹,游丝外桩也会,这个东西的错位将会导致手表偏摆。
 这个方面近年也有技术革新克服。使用鹅颈微调快慢针的专家,德国格拉苏蒂,在2009年8月25日在德国慕尼黑申请了欧洲专利 EP2290477。这件专利对于快慢针固有的改变游丝外端圆弧曲线的问题,作出了突破性的改进。为游丝末端设计了一个套子,其中开了一个圆弧的槽,游丝 贴着圆弧的槽,圆弧的曲率与游丝的轴线重合。游丝的将被紧固的部分的曲率半径和游丝其它部分的曲率半径大致匹配,以实现更容易和更精确的组装。游丝末端保 持原有曲率,不会因人为装配遭到破坏,而固定的螺丝通过耐磨垫与游丝接触,固定牢固。德国式的技术创新,简单、实用,非常有智慧的设计!
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五、高端而传统的无卡度微调

 同国内表厂的朋友聊天,北京手表厂的朋友就自豪的说,国内用抽游丝的无卡度的就只有我们厂了,充满了自豪。相比快慢针,无卡度结构游丝的长度是固定不变 的,稳定和等时性要好很多。如果硬挑无卡度的缺点,就是无卡度一般都配合同心性更好的宝玑式游丝,摆轮整体高度上会高出1毫米。
 所谓的无卡度微调,就是用另一个技术套路来调整摆轮的摆幅,调整摆轮配重的重心。无卡度的结构上,有两大体系,一个是劳力士的Microstella,一个是百达翡丽的Gyromax。
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1、注意区分无卡度和温度补偿
 既然无卡度费事高端,那么大家肯定都愿意挑高端的买呀。那么什么样的是无卡度的呢。有一种叫法砝码摆和光摆,如图上显示的摆轮上有很多螺钉,大家记住这种不是无卡度的,这些螺钉的作用也不是调整摆幅,是作温度补偿调节的,这种摆轮只在比较有年度的手表或怀表里才 能看见。所谓“无卡度”,其实就是指没有快慢针,精度是用摆轮上面的配重来调整的,这些配重有许多样式,作用基本类似砝码,这些砝码都是双数和对应的,调 整会使摆轮质量的重心向中心或边缘移动,达到震荡周期改变的目的,无卡度是一种先入为主的叫法,其实叫“砝码摆”,似乎更贴切。
 温度变化对于机械表和石英表都是影响很大的。石英表在25摄氏度下最准,温度升高,就会走慢了。机械表受温度变化的影响有多大呢,温度上升后,金属游丝的 刚性就会下降,工作长度也会变化,如果不作温度补偿,每上升60华氏度,也就是33摄氏度,每天的走时误差将增加312秒,也就是6分半钟。有关摆轮的温 度补偿也是很有意思的知识,有人因为解决这个问题,获得了诺贝尔奖,在以后的摆轮专题详细聊聊。
2、百达翡丽1948年开始的Gyromax无卡度传奇和类似的沿用
 提起无卡度第一个想起来的很可能就是百达翡丽的标志性的马蹄形金质砝码Gyromax微调。Gyromax微调是非常了不起的,使用已经60多年,一直沿 用到如今的硅质擒纵上。把缺口朝摆轮中心轴方向旋转,可以让表走慢。百达翡丽摆轮上的砝码(masselotte)数,最常见的是8个,也有4个和6个 的。PP的 324自动机芯自厂计时28-520机芯硅摆轮上就是4个金质微调砝码。
 不要小看这几个砝码,调节的范围可以影响摆幅达到180度,正常的摆幅也就是270度,??调校范围是非常大的。实用、可靠、美观,所以沿用至今。
 中国的制造能力是巨大的,不光是粗制滥造。国产代工的表壳也能够卖到几百美元一个,质量已经非常高了。同时山寨的力量也是巨大的,现在很多仿表,外观上还 真不是一眼假了。不看机芯还真不好分辨。前段看到一个专门捣腾表的贩子,在微信上讲收到一块十多万的AP爱彼的Offshore离岸火山款计时表,要不是 拧开背盖螺丝看到了国产仿7750机芯就吃了药了。对于手表品牌的巨擎百达翡丽,有表圈的朋友总结,最佳的辨假手段,就是看PP的无卡度Gyromax摆 轮游丝。
 百达翡丽在一个非常吉利的日子1948年的8月18日,同时申请了两件瑞士专利CH280067和CH261431。    CH280067主要是关于马蹄形砝码如何安置在摆轮上的形态。66年的设计和现在产品的形态有一些不同,当时在摆轮外缘,加工出凹槽放置砝码,这样的目 的是减少旋转的空气阻力。和我们现在可以见到萧邦Chopard的flyer"variner"很接近。这样的设计效果肯定没问题,但把摆轮上加工出规定尺寸的凹槽,加工难度肯定不小,如今的设计是在摆轮内缘上设置凸起放置砝码,效果一样,加工制造的难度降低了不少。这就是工业不断进步的实证体现。在工业技术的发展中,不断简化,易于实现是不断努力的方向。瑞士专利 CH261431的内容主要是马蹄形砝码的具体形态设计。
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图、瑞士专利CH280067A中Gyromax微调砝码安装在摆轮上附图
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图、瑞士专利CH261431的砝码形态设计
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图、百达翡丽的Gyromax无卡度
AP爱彼,VC江诗丹顿的889机芯、菲利普杜飞(Philippe Dufour)、FPJourne都使用类似的马蹄形半圆金质砝码。
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图、AP爱彼的无卡度
This Vacheron Constantin cal.889/2.
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图、江诗丹顿889机芯的无卡度
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图、Philippe Dufour的无卡度
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图、FP Journe的无卡度
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Chopard with your flyer"variner"(contraction of variation of inertie)
3、劳力士1938年开始的Microstella无卡度结构和类似沿用
 实际上,劳力士Microstella无卡度结构比百达翡丽的Gyromax微调更早。采用类似设计的也是一大把。也许因为劳力士基本都是密底的,人们看不到机芯,相对低调一点。
 在第二次世界大战进行的如火如荼的1938年7月29日,劳力士就申请了瑞士专利CHX2239668,发明人是劳力士的早期合作伙伴AEGLER HANS HERMANN。劳力士最早就是从这里订购机芯。谁能想到76年还在延续这项技术的使用。这件专利的瑞士文本,已经散失,我们如今能看到的是1938年9 月12日申请的美国专利文本,上面有发明人漂亮的花体签名。
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图、劳力士沿用76年的Microstella无卡度美国专利
 劳力士的设计是在摆轮边缘上设置一个螺杆,上面螺丝旋转上一个金质的螺母。如同百达翡丽的设计,劳力士的最早实施例,也是费力的在边缘上开出槽,并且砝码 位于摆轮外边缘。如今的新款,Microstella微调都是位于摆轮内缘了。这样加工和实现的难度就大大降低,一样实现的调校和减少风阻的效果。
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Microstella 如今的设计无卡度砝码在摆轮内
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早期的Microstella 无卡度砝码在摆轮外
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专利的有效期是20年,过期后,谁都可以无偿使用,沛纳海、欧米茄的无卡度设计都是沿用劳力士的套路。
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沛纳海在P.200机芯上的四微调螺丝无卡度设计
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欧米茄的双微调螺丝无卡度设计
原作者:王雷副研究员国家知识产权局知识产权发展研究中心戴妮专利审查员国家知识产权局专利局,编辑:王向明。

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