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钟表的科学性 浅谈机械钟表微调装置

手表维修网862021年06月01日 21:31:55

[修表在线表技术] 在美国外交风云人物亨利•基辛格所著的《论中国》一书中,有部分内容大意是这样的:英国使臣给清朝皇帝带来了礼品,其中包括代表西方前沿科学成就的机械钟表,然而中国皇帝却将它们视为朝贡。这部分内容让我印象深刻,一方面描绘了当时正值扩张时期的西方列强的霸权野心,以及中国封建皇权统治下老旧的思想,同时作为钟表行业历史的一个发展阶段,机械钟表在那个时期象征着科学技术的进步。事实上,机械钟表作为时间记录工具,之所以率先在西方发展起来,正是因为西方有良好的崇尚科学的土壤。如今,机械钟表本质上依然是科学的物件,审美和文化都是历史过程中的自然附加,喜欢钟表,其科学性不可忽略。

早在座钟盛行的时代,作为修正钟表走时的重要工具,振荡系统调节器便已经出现。尽管发展了四到五个世纪,机械钟表却依然存在误差,这些误差的存在,很大一部分原因便在于机械钟表的振荡系统,至今无法达到零误差,并且随着长久运行,误差还越来越大。因此,无论是座钟、怀表,还是更为精密的现代机械腕表,钟表微调结构都不曾消失。

钟表的科学性 浅谈机械钟表微调装置 腕表工艺 第1张

在摆钟里面,振荡系统最重要的是钟摆,如果你留心观察,不难发现钟摆的下方一般会有一个小螺丝,通过这个螺丝,可以改变钟摆的有效长度,实现调节走时的快慢。当17世纪游丝被发明之后,带有游丝的怀表,同样需要微调以修正长期使用之后振荡器出现的偏差,不同的是,游丝摆轮振荡系统需要重新设计微调器。此后至今这三个世纪,尤其是19世纪之后,微调器不仅仅是机械时计科学的一部分,同时也综合了一些美学特性,成为既实用,又美观的机械构造。

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在怀表和腕表之中,我们常见的微调结构大致可分为两类,一种是以快慢针为代表的微调器,还有一种是没有快慢针,直接通过调节摆轮上的螺丝/砝码等方式直接调节的结构。我们常说的微调器主要是指前者,英文名称一般用Regulator,今天,我们一起来看看,那些显而易见的,又非常有意思的微调器。

要说最常见的微调器,毫无疑问肯定是ETA机芯中的几种,如今很多高级手表都不太使用微调器了,如欧米茄劳力士百达翡丽江诗丹顿等,但还有相当一部分手表保持着微调器,ETA机芯最常见的应该是三种,很多其他品牌的微调结构也是这三种的变种。但需要知道的是,从怀表到手表,微调结构至少也有几百种,很难一一列全。

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ETA公司是目前通用手表机芯当之无愧的霸主,它养活了一大批没有自主机芯生产能力的品牌,你能买到的绝大多数通用机芯手表,要么装的是ETA机芯,要么装的是以ETA机芯为基础的变种。ETACHRON是ETA机芯中微调器的一种统称,ETA机芯最主流的几种机芯:ETA 2824、ETA 2892、ETA 7750、ETA 6497(或ETA 6498)、ETA 2671等,其中ETA 2824和ETA 2892用的是同一种微调器,即带有开口螺丝的ETACHRON微调。

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这种微调器结构简单,效果显著,螺丝的开口对照摆轮夹板上的刻度,即可调节走时的快慢。所有的这种微调器,基本遵循一个原则,即微量改变游丝框的位置,影响游丝的有效振荡长度,从而改变走时的快慢。ETA 7750系列的计时机芯,则使用一种指针式的微调结构,它的效果和螺丝微调是一致的,只不过两种能够调整的走时快慢范围会有差别。ETACHRON的还有一种比较常见的快慢针结构,也是一种指针式结构,相对ETA 7750这种指针式,它要简单一些,来源于Bosley快慢针,即直接拨针即可调整走时,这项专利大约是1755年,如今已经演变出非常丰富的形式。

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这三种结构外观不同,但原理一致,只是我还不太清楚为什么ETA 2824、ETA 2892用的是偏心螺丝微调快慢针结构,ETA 7750用的带螺丝指针式微调器,ETA 6497这种用的是单纯的指针式,如果有哪位表友知道,还望留言。我经过和专业的钟表维修师傅交流,给出的答案是这并非绝对,因为这些机芯经过不同品牌的修改,有些会将快慢针结构修改掉,所以并不是说一款机芯非得用某一种快慢针结构。

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除了ETACHRON这三种微调器之外,最常见的,也是最受大家喜欢的,可能要数鹅颈微调了,鹅颈微调造型美观,因为微调器上的压簧有一个优美的曲线,形似鹅颈,因此得名。不仅仅是现代钟表,早在怀表盛行的年代,鹅颈微调便已经广泛使用于怀表之中。

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鹅颈微调有这样几个重要部件,一个是微调螺丝,一个是快慢指针,还有一个鹅颈簧。鹅颈簧负责给微调螺丝施加一定的压力,有助于调节螺丝时,能够更加精确,不至于调整幅度过大。使用螺丝来推动快慢指针,也是为了能够更加精确的让快慢指针走过一定的刻度,这种螺丝调节,比ETACHRON的螺丝调节,要更加精细。鹅颈微调这种精细化的调节,能够更准确的修正走时的误差,一般来说,鹅颈微调可以调节快慢5分钟/天之内的走时误差,并且可以精确到正负5秒/天。

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正因为鹅颈微调不仅美观,而且非常实用,被很多品牌所欣赏,也为很多钟表爱好者所喜欢。不仅如此,德国高级制表品牌格拉苏蒂原创还使用了双鹅颈微调,一个鹅颈微调器调节走时快慢,另一个则调节系统振荡误差(专业上叫Beat Error,调节的是游丝桩的位置),非常有意思。

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Wilmot微调器是很多资深钟表爱好者比较喜欢的一种微调结构,这种微调器由Francois Wilmot发明,于1872年7月16日获得专利,因为结构优美,简便易调,能够精确化控制,被很多钟表厂商所喜欢。在19世纪末期到20世纪初期,百达翡丽、蒂芙尼、高露云等一些高级制表厂商所大量使用,因为它是由美国人发明的,所以它在很多美国早期的钟表品牌中也得到了广泛应用。

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它和鹅颈微调有一个非常相似的地方,它的快慢指针,同样由压着一根压簧,这根压簧能够给予快慢指针适当的压力,使之能够跟着螺形凸轮微调器的外部曲线移动。这种微调器的好处在于,因为螺形凸轮微调器的外部是曲线,这种线性的控制非常精确,远超过一般的螺丝微调。在后期,这种微调器渐渐淡出市场,因为手表的机芯空间本就紧张,而这种微调结构因为额外增加了一个螺形微调结构,很占空间,并不适合手表机芯,因此如今,几乎难以在手表中看到这种微调结构。

相对于此前的这些微调结构,Moseley微调器在美学上倒是没有什么特别之处,却多了几分科学和严谨。Moseley微调器由Carles S.Mosely和George Hunter发明,专利时间是1874年11月17号,广泛使用于美国著名怀表品牌Elgin中。在结构上,它并不复杂,或许是太过机械化,缺乏美感,并没有在手表中广泛使用。这种微调器很科学,因为它将快慢针嵌于螺丝槽之中,通过转动螺丝,可以达到调节的目的。这种螺丝调节可以非常精细化调整,配合上面的刻度,可以达到较高的精度。

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今天,这种微调器被独立制表品牌柯籁天音(Christophe Claret)所欣赏,重新赋予了它新的生命,让世人再次看到它的风采。在柯籁天音的一款报时腕表中,柯籁天音特别选择了这种微调器,经过精工细作,全新打造。经过修改,这款微调器快慢针部分的两颗螺丝被设计成了不同的形状,应该有两种用途(一个微调,一个固定)。

在手表之中,我们很少会见到双微调结构,除了前面我们提到的格拉苏蒂原创双鹅颈结构,我们几乎看不到双微调机制,因为双微调不仅结构复杂,对工艺、精度都有更高的要求,而且单微调结构基本已经可以完全调节振荡系统本身存在的误差范围,如果走时超出微调可以调节的范围,排除其他部分的问题,那么振荡系统本身可能出了问题,此时就算再多一个微调器,也不能根治。

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但双微调作为更精密的调节机制,依然有其存在的价值。除了格拉苏蒂原创,独立制表品牌Speake Marin也曾使用双微调机制,一个是鹅颈微调型的快慢针微调,还有一个是Wheeler于1861年发明的一种微调结构,当然已经是变种了,但却是同宗。通过螺丝调节另一个快慢装置,达到双重调节的目的。

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我想听到这个名字,很多朋友应该耳熟能详,我就简单介绍一下好了。琼斯箭指的是万国品牌中一种非常特殊的快慢针微调结构,它由万国品牌创始人所创制,因而取其名为琼斯指针,又因为其造型十分纤长,一直延伸到靠近小钢轮一侧,酷似长箭,所以大家都称之为琼斯箭。

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尽管它和一般的指针式快慢微调结构基本一致,但它有个最大的不同,就是纤长的指针,实际上起到一个更精细的调节作用,琼斯箭末端拨过一格,和普通快慢针拨过相同弧度的一格,实际效果上,琼斯剑则是微调,可能只调整了几秒,而普通快慢针则可能调过了十几秒。所以琼斯剑加长指针,起到一个更精确化和细化的调节作用。

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总结:在钟表发展几百年的历史长河中,微调结构千变万化,而且瑞士、德国、英国、法国、美国以及其他国家的一些早期钟表大师,都设计除了非常繁多的微调结构,少说也有几百种。瑞士、德国等微调器比较美观,美国的微调器普遍比较工业性,偏爱齿轮和螺纹。不管是哪一种,微调器都是为了让钟表调节更加精确化,缩小系统本身带来的走时误差。微调器,是机械钟表科学、工艺和美学的综合表现。(图/文 修表在线 吴一冰)

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