同轴擒纵表示什么意思?陀飞轮同轴擒纵工作原理

2020-08-23 00:02陀飞轮同轴擒纵工作原理

由制表业非常著名的乔治·丹尼尔斯(George Daniels)博士经过15年的时间,于1974年研制成功“同轴擒纵机构”。它的设计初衷是将擒纵轮与擒纵叉之间垂直方向的摩擦变为平行方向的,由于摩擦方向的改变从而减少了擒纵机构零部件之间的相互摩擦,带来的益处是降低了能量的消耗,使得配备“同轴擒纵机构”的机械手表保养洗油周期延长至每十年,甚至更长的时间。最重要的是确保了机械手表精准度保持长久的极高稳定性(参考专利号EP0018796A2)。

然而,它的实现历程颇为坎坷,乔治·丹尼尔博士在研制成功后,曾先后向百达翡丽和劳力士寻求合作,但都遭到拒绝。最后是欧米茄大胆创新,采纳了他的新型擒纵结构,也使得这项专利专属于欧米茄,其他厂商都无法拥有。此技术经过几十年的发展已经非常成熟,成为欧米茄品牌最具标志性的专利技术。

欧米茄决定采纳这项技术的时候,他们就在考虑如何将它配置于自己的机芯当中,更进一步考虑的是如何才能使该陀飞轮满足批量生产的要求配置于欧米茄更多的机芯当中。

最终欧米茄的设计师将乔治· 丹尼尔斯博士设计的“同轴擒纵机构”进行了彻底的改造,对每一个零部件都重新设计,虽然看起来改良后的“同轴擒纵机构”与原创相比已经面目全非,但是它们的灵魂是相同的,也就是说改良后的“同轴擒纵机构”仍然保持着原创的精髓。1999年,欧米茄推出了装置有改良后的“同轴擒纵系统”的2500机芯(参考专利号CN1188754C)。

原创版技术特征

图3-12为乔治·丹尼尔斯博士原创版“同轴擒纵机构”立体效果图,其技术特征如下。

乔治•丹尼尔斯博士原创版“同轴擒纵机构”立体效果图

图3-12 乔治•丹尼尔斯博士原创版“同轴擒纵机构”立体效果图

1—主擒纵轮;2—副擒纵轮;3—限位钉;4—第二擒纵轮齿;5—限位杆;6—第二颗宝石;7—第三擒纵轮齿;8—擒纵叉;9—叉轴;10—第三颗宝石;11—第一颗宝石;12—大圆盘;13—小圆盘;14—双圆盘轴;15—第四颗宝石;16—第一擒纵轮齿;17-擒纵轮轴;18-擒纵轮组件;19-圆盘钉

①所谓的“同轴”是将杠杆式擒纵机构中的一个擒纵轮扩展为两个擒纵轮,即包括主擒纵轮1与副擒纵轮2,并且两者同轴共同转动,其中主擒纵轮1是此擒纵机构的主力,它既要直接将能量传递给摆轮游丝系统,还要驱动副擒纵轮2间接将能量传递给摆轮游丝系统。

②同轴擒纵机构里镶嵌在擒纵叉上的进瓦与出瓦从杠杆式的两颗宝石分解成为此机构的四颗,第一颗宝石11与第二颗宝石6一右一左被固定在擒纵叉8的叉身上,它们的职责相当于杠杆式擒纵机构里的进瓦与出瓦锁接与释放主擒纵轮1,以控制它的转动速度。第三颗宝石10被镶嵌在擒纵叉8叉身靠近叉轴9 的位置上,它的职责相当于杠杆式擒纵机构里的进瓦,副擒纵轮2在主擒纵轮1的带动下与进瓦相互碰撞并将能量通过擒纵叉传递给摆轮游丝系统。第四颗宝石15位于已经固定了圆盘钉19的双圆盘上,它的职责相当于杠杆式擒纵机构里的出瓦,主擒纵轮1通过它将能量直接传递给摆轮游丝系统。

改进版技术特征

图3-13为欧米茄改进版“同轴擒纵机构”立体效果图,其技术特征如下。

欧米茄同轴擒纵机构

图3-13 欧米茄改进版“同轴擒纵机构”立体效果图

1—主擒纵轮;2—副擒纵轮;3—擒纵轮轴;4,6—擒纵轮齿;5—动力输入轮;7,8,12—擒纵叉瓦;9—擒纵叉;10—大圆盘;11—擒纵叉口;13—圆盘瓦;14—主擒纵轮轮辐;15—擒纵轮组件

①主擒纵轮1、副擒纵轮2的齿形显而易见被重新设计了,而变化最大的是副擒纵轮2的齿形,其变化的目的在于既可以与驱动轮5相啮合,又可以与擒纵叉9上的宝石7完成能量的传冲。

②负责控制主擒纵轮1的两颗宝石8和12从原来的柱状改造为形似杠杆式擒纵机构里的进瓦与出瓦形状,这样改进的好处是可以采纳传统加工方式,使得它们更便于被镶嵌和固定,此外,将它们从柱状改变为扁平状可以减少此机构的整体厚度。

③为了增加此机构的可靠性,在杠杆式擒纵机构里被使用的叉头钉现在再次被安装在叉头上。

杠杆式擒纵机构PK同轴擒纵机构

(1) 杠杆式擒纵机构的优点

①结构相对简单。

②虽然对零件加工精度有一定的要求,但是其加工难度不高,适合大批量生产。

③整体结构经过上百年的考验和实践,其可靠性和稳定性已经得到了充分的验证。

(2) 杠杆式擒纵机构的缺点

此结构在运动过程中受到较大的碰撞与摩擦而使得能量消耗大,工作效率不高。

(3) 同轴擒纵机构的优点

①改变杠杆式擒纵机构擒纵轮、擒纵叉与双圆盘的位置关系使其结构紧凑,这样可使擒纵叉与擒纵轮的距离缩短以利于减少耗能,并可在冲撞发生的时候同时减少外来冲击力对擒纵叉的影响。

②主、副擒纵轮采用尖齿形,这样可以使得主擒纵轮与双圆盘上的宝石以及副擒纵轮与擒纵叉上的宝石传冲能量的碰撞与滑动的时间减短,并且可以减少接触面,从而减少摩擦力。它的运作效果类似于齿轮和齿轮间的啮合方式,这意味着该机构不太需要润滑油,仍可长期确保计时的精准。

(4)同轴擒纵机构的缺点

虽然该机构结构先进,并且也为了适合批量生产而进行了精心改良,但是其零部件的制造难度还是很大,原因在于它的结构决定了每个零部件的制造精度不能按照杠杆式擒纵机构的制造标准去要求。必须要有更高的标准,才能保证同轴擒纵机构各零部件相互间精确协调的配合。

欧米茄当初采纳了乔治•丹尼尔斯博士设计的“同轴擒纵机构”是非常有远见的,可以说是明智之举。此举使得欧米茄既创出了自己更响亮的品牌效应,又如获至宝使其今后有了更强的生命力。有的表迷指出配置“同轴擒纵机构”的2500机芯有问题,走时精度不像宣传得那样完美甚至是有缺陷的。

欧米茄对“同轴擒纵机构”首次配置到机芯里还是做了大量工作的,看看它所改良的版本就能了解其用心良苦。根据TRIZ创新理论,凡是创新产品都有必须的成长过程。就像人一样,具有婴儿期、成长期、成熟期和衰落期四个阶段。

虽然“同轴擒纵机构”的诞生时间是1974年,但是它真正步入其婴儿期应该是1999 年欧米茄推出的2500机芯。通过随后十年时间的磨砺,欧米茄为“同轴擒纵机构”量身打造的机芯问世,充分说明了此擒纵机构已经开始进入其成长期,并且逐步向成熟期过渡。

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