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机械表是怎么走起来的?

机械表靠一根盘绕的发条、一串齿轮和一个来回摆动的小轮子运转。这篇文章配上示意图,用大白话把每个部件讲清楚。

本文目录
  1. 长话短说
  2. 1. 发条:腕表的“电池”
  3. 2. 轮系:把力变成时间
  4. 3. 擒纵机构:把能量一份份放出去
  5. 4. 摆轮与游丝:心跳
  6. 5. 钻:为什么表里有红宝石
  7. 6. 上条拨针机构:表冠的工作
  8. 7. 走针机构:从分钟得到小时
  9. 自动表有什么不同
  10. 机械表为什么会停
  11. 在 Mecha Watch 里看它运转
  12. 常见问题

机械表里没有电池,没有电路板,也没有石英晶体。它靠的是一条盘起来的金属带、几个齿轮,还有一个每秒来回摆动好几次的小轮子。仅此而已。可一枚好的机械表,一天的误差只有几秒。

只要弄懂其中的五六个部件,所有机械表你就都看得明白了,无论是古董手动上链正装表,还是现代的自动潜水表。下面按能量流动的顺序,把整个过程讲一遍。

长话短说

机械表依次做三件事:

  1. 储存能量:转动表冠上链,会把一根叫作发条的弹簧卷紧。
  2. 传递能量:发条慢慢松开,带动一串叫作轮系的齿轮。
  3. 等量地一份份释放:擒纵机构和摆轮按稳定的节奏,让齿轮一次只走一小步。正是这个节奏,让它成为一台钟表,而不是一只陀螺。

至于指针,不过是装在了恰好每小时转一圈和每十二小时转一圈的齿轮上。

机械表里的动力传递 能量从发条盒里的发条出发,经过轮系,到达擒纵机构;擒纵机构在摆轮的控制下,按稳定的节拍把能量释放出去。轮系同时带动指针。 发条 储存能量 轮系 传递能量 擒纵机构 按节拍释放 摆轮 定下节奏 指针 由轮系带动
能量从左向右流动:发条、齿轮、擒纵机构、摆轮。摆轮来回摆动,每摆一下,让齿轮前进一个齿。

1. 发条:腕表的“电池”

发条是一条又长又薄的硬化合金带,盘绕在一个叫作发条盒的小圆盒里。你转动表冠(或者自动表的摆陀摆动)时,就是在把发条卷得更紧。它慢慢松开时会带动发条盒转动,发条盒边缘的齿再驱动其余的一切。

一根发条能让表走多久,就是动力储存。大多数腕表在 40 小时左右;有些用一根更长的发条,或者把几个发条盒串联起来,可以走上八天。棘轮和棘爪会在你松开表冠的那一刻拦住发条,不让它直接倒转松开。上链时你感觉到的“咔嗒”声,就是它们发出的。

2. 轮系:把力变成时间

发条盒转得慢,力量却很大。轮系通常由四个轮子组成,分别叫中心轮、三轮、四轮和擒纵轮,它把这股力变成更快、更轻柔的转动。每个轮子都与下一个轮子上的小齿轮(齿轴)啮合,传动比经过精心选择,使得:

  • 中心轮每小时转一圈(它通常带着分针),
  • 四轮每分钟转一圈(它往往带着秒针,所以小秒盘的位置,就是这个轮子恰好所在的位置),
  • 擒纵轮转得很快,一次走一个齿。

如果放任不管,发条会在一瞬间让这串齿轮飞转起来,把动力耗尽。必须有什么东西把它拦住。

3. 擒纵机构:把能量一份份放出去

擒纵机构是最巧妙的部分。大多数现代腕表用的是瑞士杠杆式擒纵:一个齿形古怪的擒纵轮,加上一个锚形的小零件擒纵叉,叉上镶着两颗宝石“叉瓦”。

擒纵叉左右摆动。每摆一次,一颗叉瓦放过擒纵轮的一个齿,另一颗叉瓦接住下一个齿。轮系正好前进一步,然后再次锁住。这一锁一放,就是你听到的嘀嗒声,也是机械表的秒针以细小的步子前进、而不是真正平滑扫过的原因。

擒纵机构还有第二项任务:每个齿滑过时,会轻轻推擒纵叉一下,擒纵叉再把这一下传给摆轮。靠着这一推,摆轮才能一直摆下去。

4. 摆轮与游丝:心跳

摆轮是一个带配重的小圆环,绕着轴来回摆动。一根极细的螺旋弹簧,也就是游丝(又叫摆轮游丝),每次都把它拉回中心,让它以稳定的频率振荡。它就像钟摆,却是一个在任何方位都能工作的钟摆。

摆轮每摆一下,都会拨动擒纵叉,擒纵叉随之放过擒纵轮的一个齿。所以,整枚表的节奏由摆轮决定。大多数现代腕表每小时振动 21,600 次或 28,800 次,也就是秒针每秒走 6 步或 8 步。这些数字意味着什么,我们在腕表振频详解里细说。

走时准不准,归根结底要看摆轮摆得有多稳定。温度、磁场、腕表的方位,以及发条里还剩多少动力,都会对它产生细微的影响。制表师“调校”一枚机芯,就是调整游丝的有效长度,直到腕表走得不快也不慢。

5. 钻:为什么表里有红宝石

在齿轮轴尖旋转的地方,以及叉瓦上,腕表用的是极小的人造红宝石。红宝石非常坚硬、光滑,所以磨损得慢,也只需要极少的油。一枚基础的手动上链机芯通常有 17 钻,足以覆盖每一个重要的摩擦点。自动机芯往往有 21 到 25 钻,因为上链系统多出了一些活动零件。

钻数多,并不自动意味着表更好。超出功能所需的那一套之后,多出来的钻基本上只是装饰。

6. 上条拨针机构:表冠的工作

表冠连着表内的一根柄轴,一小组杠杆和齿轮,也就是上条拨针机构,决定了转动表冠时会发生什么:

  • 推到底:转动表冠是给发条上链。
  • 拉出一档(带日期的表):转动表冠是调日期。
  • 完全拉出:转动表冠会拨动指针,用来调时。

在 1840 年前后之前,给表上链和调时都需要一把单独的钥匙,所以这套机构的英文名叫 keyless works,意思是“无需钥匙的机构”。更多内容见怎样调校机械表的时间。

7. 走针机构:从分钟得到小时

分针装在中心轮的轴上,而时针必须转得慢十二倍。表盘下面有一小组齿轮,叫作走针机构,它把分针的转动除以十二,再驱动一根套管,时针就装在这根套管上。日历盘、星期盘和月相盘也从这里取得动力,通常是通过一个每 24 小时转一圈的轮子。

自动表有什么不同

自动表具备上面的一切,另外多了一块半月形的配重,叫作摆陀。手腕活动时,摆陀跟着摆动,并通过一组换向轮替你给发条上链。发条末端的打滑副发条可以防止上链过度。这会怎样改变你和表的相处方式,见自动上链还是手动上链。

机械表为什么会停

机械表停走只有一个简单的原因:发条的能量用完了。快要完全松开的时候,它再也没有足够的力气推动擒纵轮、让摆轮继续摆动,整串轮系就静止下来。上链,它又会重新走起来。这不是故障,而是你和一枚机械表之间的约定。

在 Mecha Watch 里看它运转

读到摆轮是一回事,亲眼看着它摆动是另一回事。在 Mecha Watch 里,你可以从四款机芯里选一款,每一款都按真实的振频走动,围绕它做一枚表,再把表翻过来,透过底盖看机芯运转。

而且它的表现和真表一样,所以能量必须由你来提供。转动表冠,感受棘轮的每一下“咔嗒”;出门走走,自动表就会自己上链;不理它,发条会走完,腕表就停了。这是我们所知道的理解机械表的最好办法:make a watch,做一枚表(念快一点,就是 Mecha Watch),然后让它一直走下去。

常见问题

机械表需要电池吗?

不需要。机械表完全由盘绕的发条提供动力。你可以转动表冠给它上链;如果是自动表,活动手腕就可以。

机械表为什么会嘀嗒响?

因为擒纵机构。擒纵叉跟着摆轮摆动的节奏,把擒纵轮一个齿一个齿地锁住再放开。每放开一次,就是一声嘀嗒。

机械表一天误差多少算正常?

一枚普通的机械表,每天快或慢几秒到 20 秒左右。通过认证的天文台表有更严格的标准。石英表则要准确得多。

机械表里为什么要用宝石(钻)?

人造红宝石被用作高摩擦部位的轴承,因为它又硬又光滑,零件磨损得慢,也只需要很少的油。

发条和游丝有什么区别?

发条储存能量,驱动整枚表。游丝是一根细得多的弹簧,连在摆轮上,控制摆轮的摆动,也就控制了腕表的走时。