硅材料成就了雅典“Freak”的“双向擒纵机构”(下)

2018-09-27    来源:曹维峰     编辑:chensq    阅读:8770次

雅典以原创版作为基础,进行优化设计出改进版“双向擒纵机构”。它与原创版最大的不同之处:两个擒纵轮齿从最初的长短齿(其中5个长齿参与传冲能量),到全部15个齿都负责给摆轮游丝系统提供能量。这样设计的好处在于可提供机芯更多动能和更高的频率(从21600次每小时提高到28800次每小时)以及较高准确性、较强防震性。

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图2a~图2d为雅典设计的改进版“双擒纵机构”半周期的工作原理示意图:

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附图-2a

1.摆轮左振幅解锁阶段:

如图2a所示,此时第一擒纵轮3的齿24的齿面靠在双齿异形轮5上,而双齿异形轮5的右壁在驱动轮30输入的牵引力矩的作用下靠在右限位钉26上。由于第一擒纵轮3与第二擒纵轮4相互啮合,还使得第二擒纵轮4的齿10的齿尖压在双齿异形轮5上,此时双齿异形轮5是静止不动的。摆轮在游丝力矩的作用下,由左振幅位置以逆时针方向向平衡位置运动,由于单齿轮2与摆轮是一体的,因此它也会随摆轮一起逆时针方向运动。

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附图-2b

2.摆轮左振幅传冲阶段:

如图2b所示,由于单齿轮2的齿13与双齿异形轮5的齿12已经处于啮合状态,这使得双齿异形轮5获得了一定的动能,并开始顺时针转动至中间位置。第一擒纵轮3在此时已经被释放,在驱动轮的带动下顺时针旋转,而与其啮合的第二擒纵轮4逆时针旋转。第二擒纵轮4在逆时针旋转的过程中,它的齿10的齿尖进入了双齿异形轮5的凹槽9。

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附图-2c

从图2c可以看出,双擒纵轮的每一个齿都加工成钩状,其目的在于为了与双齿异形轮5的凹槽9相配合。类似杠杆擒纵机构的齿传冲阶段,以便推动双齿异形轮5继续顺时针旋转,并且通过双齿异形轮5将能量传递给单齿轮2。由于单齿轮2与摆轮为一体结构,所以摆轮也获得了能量继续向右振幅位置运动。需要注意的是负责推动单齿轮2齿13的是双齿异形轮5的齿11。

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附图-2d

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附图-2e

3.摆轮左振幅锁住阶段:

如图2d与图2e所示,第二擒纵轮4与双齿异形轮5的能量传递过程已经结束,但单齿轮2的齿13与双齿异形轮5的齿11还未完全脱开。此时第一擒纵轮3的齿8的齿尖靠在双齿异形轮5上,并将能量输入给了双齿异形轮5,这样使得后者继续顺时针旋转直到双齿异形轮5的左壁靠在左限位钉25上(见图2f)为止。

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附图-2f

通过此次传冲过程摆轮获得了一定能量并顺时针向右振幅位置自由运动。到此时“双擒纵机构”的半个周期的工作过程已经结束,并处于短暂的平衡状态。

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通过对改进版“双向擒纵机构”的工作过程解析,我们可以看出在结构上更简洁更实用,它相对于原创版的优势是:

1.它将两个擒纵轮做成异形齿,并且通过所有15个异形齿的特殊外形驱动形状做了很大修改后的双齿异形轮,使其可以起到类似于杠杆式擒纵机构里的擒纵叉的作用将能量传递给摆轮游丝系统;

2.由于此双齿异形轮很小,从而摆动的角度很小,使得两个擒纵轮与摆轮游丝系统构成的擒纵系统的摆升角很小,因此保证了整个“双擒纵机构”可以保持很高的能量利用率,把损耗降到最低。

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雅典表再将改进版的三个细节进行优化,设计出了成熟版“双向擒纵机构”,其与改进版相比工作原理基本上是一致的:

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1.两个擒纵轮的异形齿的齿形被重新设计了,齿数也增加到18个,这两点前面已经提到过,其原因是为了使得已经把摆轮游丝系统的振动频率增加到28800次每小时以后的“双擒纵机构”整体稳定性增加,并且提高抗震动能力;

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2.单齿轮与异形双齿轮的形状被重新修正了,其目的就是为了配合两个擒纵轮的相应变化;

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3.将类似于杠杆擒纵机构里的叉头钉引入到此机构当中,而前两代从未被使用过,它在成熟版里的作用也是与杠杆擒纵机构里的作用相同。

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2005年,雅典又推出“Freak28800”卡罗素手表,最大特色在于“双向擒纵机构”进化成为成熟版,其益处在于可提供机芯更多动能和更高频率28800次每小时,以及较高的准确性和较强的防震性。

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2007年,雅典续写“Freak”传奇,在当年的巴塞尔展会上隆重推出“FreakDlAMonSIL”表款,它承载了使用钻石和硅晶体结合而成为材料制作的成熟版“双向擒纵机构”。

此技术是将多晶钻石和硅晶体合二为一,使之成为既轻巧又易于设计的崭新材料,代表着雅典制表工艺迈向新的里程。而这种材质是由专门制造优质精密硅晶体零件的生产商Sigatec与德国Ulm盛产工业用纳米钻石零件闻名的合作伙伴GFD共同研制的。通过纳米技术将多晶钻石种植在未经加工的硅晶体之上。

作为硅晶体和多晶钻石技术的引领者,雅典限量发行28只铂金款式的“Frea kDIAMonSIL”,代表着雅典制表技艺的再一次大跃进,从而见证了雅典160年的传统工艺和创意思维。

2008年的“Freak Blue Phantom”以及2009年的“Anniversary 160”也都承载了钻石硅材质的成熟版“双向擒纵机构”。

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2007年雅典“FreakDlAMonSIL”卡罗素手表

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2008年雅典“Freak Blue Phantom”卡罗素手表

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2009年雅典“Anniversary 160”手表

雅典所申请的三项具有递进关系的发明专利,我们可以看出“双擒纵机构”经过10年的磨练已经逐步走向成熟,而雅典在新型材料方面的研发才是此机构真正得到新生的源泉。雅典表通过半导体材料三部曲-硅、钻石、钻石硅,制造出的“双向擒纵机构”中的最关键零件擒纵轮,缔造了雅典表将近10年的辉煌!

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