对欧米茄同轴擒纵机芯大家都已耳熟能详,然而,多数人还未必了解其运作的细节。有鉴于此,本篇以图解方式来说明其运作过程,藉由特别放大的同轴擒纵图片与动作分解图,不难理解同轴擒纵的优点以及技术难度。
欧米茄8500机芯的同轴擒纵结构
2014年新推出的大师同轴机芯则是在同轴擒纵机芯的基础上,将擒纵轮、擒纵叉、摆轮轴、减震簧等都改成用不会受磁的材料打造,因此能有非常强的防磁性能。而在擒纵装置的运作原理与设计,则与本篇介绍的相同。
瑞士杠杆式擒纵。自18世纪中英国制表师Thomas Mudge发明杠杆式擒纵以来,后世就按照其基本结构改良,至19世纪时形成现今普遍使用的瑞士杠杆式擒纵。
革命性创新减低损耗
常见的杠杆式擒纵已经使用了约250年,至今仍被绝大多数的机械机芯所使用,它稳定可靠,但并不是没有改进之处,只是这个问题处理起来太困难,而且没有急迫性(除非你追求完美),特别是二十世纪以来,少有人从事这方面的研究。由英国制表师乔治.丹尼尔博士与欧米茄合作的同轴擒纵,则是目前唯一实用量产的新式擒纵装置。
在杠杆式擒纵中,不论是获得或是截停从发条传来的能量,都是透过擒纵叉的两个叉瓦与单一擒纵轮的接触而来。而乔治.丹尼尔博士当时设计的同轴擒纵轮由两层齿轮组成,并在传统的两个叉瓦之外,加了两枚冲击石,叉瓦负责截停能量,冲击石则负责获得能量,从结构上做了分工,理论上运作更佳。此外,不论是在截停或是获得能量的过程中,宝石与齿轮的接触面积都非常小,因此在零件的磨损和能量损耗方面都比较好,可以达到更好的效能与耐用性。
第一代欧米茄同轴擒纵。在外型上与瑞士杠杆式擒纵有很大的改变,宝石与齿尖是在几乎没有距离的情况下擦肩而过,接触的时候又仅是点到为止,零件的尺寸、形状、各种细微的角度等等都成为系统能否正常运作的关键。
先进技术超精密制造
乔治.丹尼尔博士从1960年代末就发展了同轴擒纵的概念,但非常大的问题在于实践;因为同轴擒纵的运作极为精密,其齿轮、宝石等各项零件都按照严谨的科学计算而设计,其外形几何稍有偏差,整个系统就无法正常运行。杠杆式擒纵已是相当精密的设计,但同轴擒纵所允许的公差仅约为杠杆擒纵的一半。
1999年,即欧米茄与乔治.丹尼尔博士共同研发六年后,推出了第一款量产同轴机芯,接下来的数年中,欧米茄不断提升同轴擒纵的各项细节,包括调整双层擒纵轮间的距离、改用圆锥形摆轮轴、修改冲击轮的几何形状、调整振频等等,接着在2007年发表了全自制的8500/8501机芯,开启了自制同轴擒纵的新纪元。
以ETA 2892为基础修改的初期2500同轴机芯及其擒纵装置。现在的2500已经改为三层式的同轴擒纵轮。
精益求精的创新过程
以ETA 2892为基础修改的2500同轴机芯,原来的振频为28,800vph,后来为了减少动能损耗,而调整为25200vph,到了2500D再改成三层式的擒纵轮;不过,以FP 1185为基础的3313同轴擒纵计时机芯则仍保留28800vph。探其究竟,振频的高低主要是受到个别机芯先天条件的限制,而有所调整。在开发自制机芯时,三针的8500/8501、8601/8611机芯与计时的9300/9301机芯,分别传承自2500与3313机芯的振频,延续了先前的技术成果。
下面让我们一起通过图片比较传统与同轴擒纵轮的区别:
瑞士杠杆式擒纵
瑞士杠杆式擒纵。擒、纵两个动作都由单一擒纵轮A负责,藉由摆轮游盘E(与摆轮同轴)左右往复摆动,推动擒纵叉D上的进瓦B(卡住擒纵轮)与出瓦C(释放擒纵轮),借之控制连接走时轮系的擒纵轮A,按照摆轮频率动作。
瑞士杠杆式擒纵的摩擦较大,擒纵轮齿推动出瓦的过程中,会出现大接触面积的滑动现象,接触面积越多则摩擦力越大,亦需要更多润滑。进瓦与擒纵轮的动作亦有此摩擦现象。
三层式同轴擒纵结构。图中可见与走时轮系相连的小齿轮A,冲击轮B,擒纵轮C,A+B+C即三层擒纵轮。擒纵叉D,进瓦、出瓦E,冲击石F,摆轮游盘G,游盘半月石H。
同轴擒纵结构的摩擦力极小。图为冲击轮与冲击石接触的情况。在同轴擒纵的设计中,不论是擒、纵或冲击的动作,叉瓦宝石与轮齿尖的接触面积很小,因此摩擦力相较于杠杆式擒纵小很多。
8500机芯的同轴擒纵:
动作1:当进瓦B挡住擒纵轮齿A时,摆轮游盘会顺时针转动,使游盘半月石D经过擒纵叉的凹槽C,令擒纵叉逆时针移动,致使进瓦B从擒纵轮齿A移开,擒纵轮则可逆时针前进。
动作2:从绿色齿尖可以看出擒纵轮前进一小段后,齿尖A与摆轮游盘上的冲击石B接触,并推动冲击石B,摆轮游盘借此得到动力,可以继续转动。
动作3:当摆轮游盘顺时针转到底后,游丝将使摆轮游盘反向旋转。这段过程中擒纵轮A继续逆时针转动,直至碰到擒纵叉上的出瓦B而停止。
动作4:当游盘半月石C进入擒纵叉的凹槽后,便带动出瓦B离开擒纵轮A,擒纵轮得以继续前行。
动作5:游盘半月石C转到一定位置后,冲击轮A与冲击石B接触,冲击轮A借此传递能量到擒纵叉,并拨动游盘半月石,令摆轮再次得到力量,转动不息。
稳定可靠全面应用
欧米茄历经十余年来的市场实践,以事实证明了同轴擒纵的杰出特性。目前除登月表之外的所有欧米茄机械腕表,基本已全部采用同轴擒纵机芯。特别是自产机芯方面,除了使用宝玑式双层游丝的陀飞轮款之外,欧米茄自产同轴擒纵机芯基本都装配了自由缩放的矽质游丝、螺丝微调摆轮及双发条盒,并享有四年的售后服务保证。无论是机芯性能或是售后服务尽是高规格的表现。
同轴擒纵系统与矽游丝搭配使用,为腕表带来了更高的精准性和持久稳定性。图为欧米茄9300机芯的同轴擒纵装置。
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