機械手表自動上條機構(gòu)原理

摘 要：普通機械手表需要定時手上條補充動力，否則表就會停止走動。自動表是在普通手表上加添一套自動上條機構(gòu)，通過手臂的擺動來給手表的能源機構(gòu)補充能量。自動上條的機械手表從理論上走時更加精準，是機械手表首要的設(shè)計方向。

關(guān)鍵詞：上條;自動;自動錘

普通機械表需要定時手上條，否則表就會停止走動。自動表是在普通手表上加添一套自動上條機構(gòu)，通過手臂的擺動來給手表的能源機構(gòu)補充能量的。

自動手表的結(jié)構(gòu)型式較多，但工作原理卻是大同小異。自動上條裝置安裝在機心后面，打開后蓋即能看到。一般換向輪結(jié)構(gòu)的自動表由自動錘、換向輪、自動傳動輪、自動頭輪等組成。自動錘用螺釘固定在中心自動錘軸上。在外力的作用下，它圍繞中心旋轉(zhuǎn)，帶動換向輪，換向輪軸齒又推動自動傳動輪轉(zhuǎn)動，自動傳動輪推動自動頭輪，自動頭輪與大鋼輪齒嚙合，使大鋼輪轉(zhuǎn)動從而上緊發(fā)條。

自動錘是自動手表的半月形部件，位于機心后面。自動錘通過佩戴者手臂的運動來使主發(fā)條雙向上緊，安裝了一個換向傳動機構(gòu)，這樣雙向旋轉(zhuǎn)可以轉(zhuǎn)換為單向的做功運動。自動機心的基本動力就是重力，自動錘的自身重力使其在靜止時保持重心向下，運動時則靠慣性在軸心約束下轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)，自動錘的材料對于自動上條的運行功效起到?jīng)Q定性作用。鎢是自動錘原材料。由于幾乎不可能采用鍛壓或者沖壓及車削的方式來加工鎢，所以只有采用燒結(jié)工序：將粉末狀或者細小顆粒狀的原材料在壓力和高溫的作用下凝結(jié)在一起。現(xiàn)采用的是將約95% 的鎢和銅、鎳以及其他少量防磁金屬混合在一起，并添加重金屬鉬制造的合金。自動錘外部扇形為重金屬，內(nèi)部由鎢合金制成。首先將金屬粉末混合，為了達到最佳的結(jié)果——極大的密度、極高的穩(wěn)定性和極佳的附著能力，將會精確計算金屬原料的顆粒尺寸，選擇顆粒直徑在1 至10 微米之間的金屬顆粒。通過液壓壓縮金屬粉末，壓力超過每平方厘米8000公斤。接下來在高溫真空爐中持續(xù)加熱12小時，燒結(jié)溫度高達1600℃。只有極少數(shù)自動錘在燒結(jié)后完美成型，大部分還保持原始形態(tài)，譬如有十分之幾毫米的毛邊，這樣必須采用各種技術(shù)進行切削打磨，如通過數(shù)控車床精加工。讓部件擁有抗腐蝕和防磁性能，要再次進行熱處理。然后是外觀美化處理：在電鍍槽中鍍銠或者鍍金、拋光、打磨、裝飾和雕刻花紋。

發(fā)條是自動機構(gòu)的主要部件之一，發(fā)條質(zhì)量對手表走時性能有重要影響，它應(yīng)具有足夠的但不是逾分的輸出力矩。機械表發(fā)條工作原理是：當發(fā)條逐漸被上緊，隨著力矩的增加，擺輪的擺幅必然會增大，當發(fā)條全部上緊，達到最大工作力矩時，手表就會進行運動。如擺輪的擺幅仍然達不到所需要的一定擺幅，就需要考慮發(fā)條的輸出力矩是否足夠。輸出力矩過大會產(chǎn)生“擊擺”現(xiàn)象。發(fā)條在任何時候出現(xiàn)較大波動，調(diào)速機構(gòu)一次振蕩所經(jīng)歷的時間也將變化，手表走時會出現(xiàn)時快時慢現(xiàn)象，這與發(fā)條工作時輸出力矩不均勻有關(guān)。普通手表一次上條后走時延續(xù)時間應(yīng)不少于三十六個小時，因此發(fā)條必須具有一定的工作圈數(shù)，以保證所需的走時延續(xù)時間。所以發(fā)條必須具有足夠高的疲勞強度及高的抗彈性疲勞性能。過去的螺旋形發(fā)條多數(shù)采用高碳鋼制造，疲勞強度低，力矩衰退快，使用數(shù)年后發(fā)條就可能斷裂，目前國產(chǎn)手表已普遍采用不銹鋼或鉆基合金作為原材料而制成的發(fā)條，它具有高強度、高彈性系數(shù)、高疲勞強度、耐腐蝕和防磁的優(yōu)點，它不但具有足夠的能量儲備而且能提高表機的走時精度。

目前，手表發(fā)條皆已采用片狀外鉤，它在發(fā)條工作時能靈活地作徑向移動，可以使發(fā)條各圈在上緊和放松時都能基本上接近同心，減小圈間摩擦。當發(fā)條完全上緊之后，自動上條機構(gòu)仍將繼續(xù)起作用，為避免發(fā)條過載折斷或損壞自動機構(gòu)其它零件，自動表發(fā)條的外端帶有一個類似片鉤狀的較長的副發(fā)條，前者和后者均用點焊方法固定在發(fā)條上，上發(fā)條時應(yīng)該采用順時計上發(fā)條的方法。

自動上條的機械手表從理論講走時更加精準，佩戴者更加方便。所以在最新設(shè)計的機械表中設(shè)計師們都已自動上條結(jié)構(gòu)為首要的設(shè)計方向。

參考文獻 ：

[1]《手表結(jié)構(gòu)原理及工藝概論》? 陳昌山編

[2]《手表原理與裝配》? 姚建民編

作者簡介：

趙奔，1985年3月11，男，天津市人，本科，工程師。