Google+ 機動學論壇(TALKING MECHANISMS): 機械錶的基本認識

2007年6月16日 星期六

機械錶的基本認識

大家好,我是b94607012 生機(二) 楊善喬


現在來對機械表做一些基本的介紹

約在16世紀初就有時計的發明,最初是利用地心引力作為動力來源,這種時計只能安置在某一固定地方,例如高樓、牆壁上所掛的大鐘,就是以鍊子繫住用鐵做成的重錘,並繞在輪上轉動;後來才發明了利用彈簧的彈力使其運轉,也就是現在鐘錶的發條。這種時計在體積上縮小了許多,宛如蛋大,可以裝在衣袋內,這就是德國紐倫堡鎖匠所發明的紐倫堡蛋(Nuremberg Egg),這個錶的零件全是以手工做成,因此費工費時,而且所作的每一只錶個個不同。

直到19世紀,漸漸發展到機器生產製造,品質才得以控制。直到目前為止,鐘錶結構的名稱極不統一,即使在同一地區內亦有許多不同的稱法或譯名,而且世界各國對鐘錶零件亦缺乏統一規定。因此,瑞士ETA機芯製造廠首先採用了以號碼數來代表,以便鐘錶業者在配購零件時能正確無誤。不過各國廠牌機芯名稱雖相同,但在結構上仍有差異,代號也會不同。鐘錶的運轉是利用槓桿原理,就好像盪鞦韆般的來回重複,最基本的運作順序是由發條→中心輪→第三輪→第四輪→ 擒縱輪→馬仔→擺輪,然後擺輪的反作用力將馬仔彈回原位的一種簡諧運動。


圖文:發條動力方向示意圖


發條盒是由鋼條捲曲產生彈力所造成的力量。一般而言,發條盒又稱一番車(Barrel),是由發條(Mainspring)、發條鼓(Barrel Drum)和發條鼓蓋(Barrel Cover)所組成,並利用方孔齒輪(Ratchet Wheel)傳動至中心輪等其他齒輪,是鐘錶運轉最重要的基礎結構,就好像人類的胃袋一樣,將吃進來的食物轉化為能量,由於這個簡單的結構方便好用,所以從古至今變化並不大。


圖文:左為擺輪﹔右為擒縱輪及馬仔

當您聽到手錶〝滴答〞〝滴答〞作響宛如節拍器不停地擺動時,字盤上的秒針也隨著節奏轉動,我們立刻感受到時光的不斷飛逝。造成這個節奏般的聲響是由於擺輪(Balance Wheel)受力反作用至馬仔(Lever)所產生的聲音。擺輪系統是由合金製成並以游絲(Hairspring)造成反作用力藉由推動寶石(Impulse Jewel Pin)彈回馬仔(Lever),一個完美的擺輪通常是以225度至270度的擺幅不停擺動,讓時間永遠生生不息。



鐘錶的主要結構,除了先前所提到的發條和擺輪,中間的主要輪系也是讓時間運轉的主要零件,它們就好比人類的血液不斷接收發條盒傳送過來的力量。這個主要輪系包含有:

  • (1)中心輪,又稱二番車(Center Wheel or 2nd Wheel)
  • (2)第三輪,又稱三番車(3rd Wheel)
  • (3)第四輪,又稱四番車(4th Wheel)
  • (4)擒縱輪,又稱五番車(Escape Wheel)

這些齒輪分別擔負起時、分、秒和等時節奏的傳送功能。所有動力的開始從發條旋緊發送力量至中心輪、第三輪、第四輪、擒縱輪、卡子,再到擺輪,然後擺輪反作用力至馬仔使其恢復之前所在位置,如此一來,整個運轉過程即可週而復始。



平日我們看到手錶上時、分及秒的指針顯示,他們是如何藉由齒輪分配的呢?當發條提供力量至中心輪時,中心輪會以60分鐘1圈的速度進行迴轉,到了第三輪時則開始產生變速情形,移轉至第四輪則是以60秒1圈的速度進行迴轉。所以分針的顯示是藉由中心輪的軸心所產生,秒針的顯示是由第四輪的軸心所產生,至於時針的顯示,則是藉由位於上機板連結分針輪的時輪來產生的。一般人會發現有些手錶小秒針會在6點鐘或9點鐘方位,這就是依照第四輪的位置來決定。另外大秒針的設計則是在第四輪加裝一傳動齒輪系,使秒針的位置得以變換。

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