淺析無卡度機械手表走時調整機構設計

李軍

摘要：在機械手表中，有卡度的機械手表在擺輪的工作中快慢夾會對游絲的運動產生影響；無卡度的機械手表在調整擺輪時過程煩瑣、復雜、且難度大。基于上面的問題，設計一種新型的無卡度走時調整機構，在保持原有無卡度機械表擺輪游絲結構優勢的基礎上可以簡化手表機芯在調整走時的過程中的過程，降低調整難度，克服現有技術中無卡度機械表手表調整走時復雜且容易使擺輪不平衡的情況。

關鍵詞：手表；擺輪；調整；走時

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）10-0239-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

機械手表走時速度的快慢的關鍵之一就在于手表擺輪振動的周期時間。我們通常以通過改變擺輪的轉動慣量或調整擺輪游絲的實際工作長度來調整手表走時速度的快慢。我將調整擺輪邊緣質量和擺輪游絲長度的機構叫作手表走時調整機構。

1 新型無卡度機械手表走時調整機構的設計目的

針對現有機械手表中調整手表走時快慢的結構的優缺點。新型無卡度走時調整結構要延續原有無卡度結構中通過調整擺輪轉動慣量的方式調整手表走時快慢，不影響游絲收放自如的優點，并且在此基礎上，實現擺輪在手表機芯上完成調整，同時保證擺輪的調整前后的平衡一致，使無卡度機械手表走時的快慢調整起來更加方便快捷，且在調整過程中令擺輪整體保持平衡。

2 新型無卡度機械手表走時調整機構各零件形狀及作用

為了讓新型無卡度機械手表走時調整結構更加清晰，更容易理解，將整個調整結構分成擺輪單元和微調單元。擺輪單元中擺輪、調節輪外側壁上均設置有輪齒，托盤上匹配設置有兩個相同的擺錘，擺錘夾設于托盤、擺輪之間，調節輪外側壁與兩個擺錘的齒條均相嚙合；微調單元包括交接于同一轉軸上的接觸輪和阻轉桿，阻轉桿端部能遠離或卡入游絲的四角內樁的豁口，接觸輪能遠離擺輪或與擺輪外側壁的輪齒相嚙合，阻轉桿端部卡入四角內樁豁口且接觸輪與擺輪外側壁相嚙合時，阻轉桿抵頂于四角內樁上通過限制游絲內樁轉動進而限制擺軸托盤轉動，外力施加與接觸輪上帶動擺輪、調節輪轉動，調節輪通過與兩個擺錘的齒條嚙合傳動帶動兩個擺錘上的重錘靠近或者遠離從而通過改變擺輪單元的轉動慣量達到方便調整走時快慢的目的。

2.1新型無卡度機械手表走時調整機構的擺輪單元

擺輪單元包括擺軸、雙圓盤、托盤、擺錘、擺輪和游絲，擺輪中心位置同軸嵌裝有調節輪，擺輪外側壁和調節輪外壁上均有齒輪，托盤上匹配設置有兩個相同的擺錘，托盤為圓盤結構，其一端部一托盤中心為中心開設有兩條中心對稱的凹槽，擺錘有重錘和齒條兩部分，重錘成圓弧狀與齒條尾端緊密結合，齒條與調節輪相嚙合，兩個齒條對應彈性固定于兩個凹槽內，兩個擺錘的重心對稱分別布于托盤之外。擺軸上依次套裝有雙圓盤、托盤、調節輪和游絲內樁。其中雙圓盤、托盤和游絲內樁均與擺軸過盈配合，調節輪與擺軸彈性固定，擺錘夾設于托盤以及與調節輪相嵌為一體的擺輪之間，下面我對新型機構的擺輪單元的各個關鍵零件做一下具體介紹。

2.2新型無卡度機械手表走時調整機構的微調單元

微調單元包括擺夾板、阻轉桿、接觸輪、托夾板、順調命令輪、逆調命令輪和與兩個命令輪的轉軸相配合的螺母組成。接觸輪和阻轉桿鉸接與同一轉軸上。阻轉桿遠離接觸輪的一端與四角游絲內樁的豁口相匹配，該阻轉桿的端部能遠離或抵住四角游絲內樁的豁口，與之相對應的接觸輪可以遠離擺輪或與擺輪外側壁的輪齒嚙合。順調命令輪和逆調命令輪對稱的分布于接觸輪的兩邊，且皆與接觸輪相嚙合，順調命令輪和逆調命令輪的輪軸頂部皆有螺紋，穿過夾板與螺母配合，使順調命令輪和逆調命令輪能夠彈性固定于擺夾板上，命令輪輪軸的頂端和螺母的頂端皆有一字型凹槽，安裝后兩凹槽重合于一條線，方便在調整走時時用螺絲刀等工具施加外力。阻轉桿遠離擺輪的一端有孔，接觸輪和阻轉桿有孔的一端位于擺夾板和托夾板之間，相對應的，托夾板和擺夾板有滑槽，接觸輪的輪軸可以在滑槽內滑動，同時帶動阻轉桿移動。下面我對新型機構的微調單元的各個關鍵零件做一下具體介紹。

2.2.1擺夾板

擺夾板的主要作用是承載無卡度走時調整機構的整體并且與手表主夾板配合，擺夾板上安裝有防震器，它與機械手表主夾板上的防震器相對應，并且可以使擺輪以擺軸為中心在游絲的收縮和放松中自由振動。擺夾板上還有可活動的游絲外樁，用于固定擺輪單元中游絲的外端。在擺夾板上設置有一對限位釘、限位槽、滑動孔、和一對命令輪孔。限位釘之間距離與阻轉桿的寬度相等，防止阻轉桿在接觸輪軸的帶動下發生擺動。托夾板的一端嵌于限位槽內并與固定于擺夾板，另一端與擺夾板相對應的位置同樣有滑動孔。順調命令輪和逆調命令輪的輪軸可以分別穿過命令輪孔并始終與位于滑動孔位置的接觸輪相嚙合。

2.2.2接觸輪與阻轉桿

接觸輪由接觸輪片和接觸輪軸過盈的配合在一起形成一個整體。阻轉桿與接觸輪鉸接于接觸輪軸，當接觸輪受外力在滑動孔內移動時，阻轉桿在接觸輪軸的帶動下，隨接觸輪整體的移動。

2.2.3命令輪與螺母

命令輪由接命令片和命令輪軸緊密的配合在一起形成一個整體。命令輪軸的頂部有螺紋，螺紋部分高度等于螺母高度，其穿過擺夾板后與螺母內側壁螺紋相配合，旋緊后將擺夾板夾在中間，且形成彈性固定。命令輪軸和螺母的頂端皆有一字型凹槽，凹槽的深度和寬度相同，互相旋緊后兩凹槽重合形成一條一字型凹槽。

3 新型無卡度機械表走時調整機構的設計構思和組裝

3.1新型無卡度機械表走時調整機構的設計構思

為了能夠實現整體的、統一的調整擺輪轉動慣量，達到省時省力的調整機械手表走時的目的從而想到了用齒輪作為調整的傳動基本與原件，用成對的擺錘作為調整擺輪轉動慣量的實現原件。齒輪傳動可以承受較高的扭矩，而且傳動效率高，傳動比穩定，在操作過程中便于控制。而擺錘的邊緣質量較大，可以根據不同的需要選用適當的材料，當需要調整時，可以減小調整的幅度。

3.2新型無卡度機械表走時調整機構的安裝

游絲內裝過盈的安裝于擺軸頂端擺軸的軸尖下方，擺軸的楔形環上套有與有齒擺輪嵌裝成一體的調整輪，這里要保證調整輪在受到轉向力時可以與擺軸產生相對轉動，托盤與擺軸過盈配合，同時固定擺輪在擺軸上的位置，一對擺錘上的齒條相對于擺軸對稱的插入托盤上的凹槽內，同時齒條與調整輪相嚙合，雙圓盤過盈的套裝在擺軸下端，與托盤的下表面相接觸。擺軸的上、下軸尖分別插入擺夾板和手表機芯的主夾板相對應的孔中。這里要注意雙圓盤的保險結構和主夾板上原有的擒縱叉結構配合好，要保證雙圓盤的圓盤釘進入到擒縱叉的喇叭口里面，而擒縱叉的插頭釘進入雙圓盤的半圓形保險槽內。

擺夾板上的限位槽處安裝有托夾板，托夾板的滑動孔和擺夾板的滑動孔相呼應，托夾板和擺夾板之間的空間安裝有鉸接于同一轉軸上的接觸輪和阻轉桿，鉸接軸的上端和下端分別插入擺夾板和托夾板的滑動孔中，同時托夾板可以限制接觸輪和阻轉桿，令其不會出現如阻轉桿接近擺輪單元的部分下垂等問題，從而保證擺輪單元可以正常的工作。在擺夾板的下表面，阻轉桿的兩側鑲嵌有一對限位釘，限位釘可以防止阻轉桿在任何情況下左右擺動。阻轉桿遠離接觸輪的一端與四角游絲內樁的豁口相匹配，該阻轉桿和與之鉸接的接觸輪能延滑動孔方向同時遠離或接觸擺輪單元，阻轉桿可以遠離或插入四角游絲內裝的豁口，與之相對應的接觸輪可以遠離擺輪或與擺輪外側壁的輪齒嚙合。在擺夾板滑動孔的兩側的命令輪孔處，在擺夾板下表面分別安裝有一個命令輪，兩個命令輪均與接觸輪相嚙合，命令輪軸插入命令輪孔，并且在命令輪軸頂端的螺紋部分突出擺夾板上表面，命令螺母與命令輪軸旋緊，將擺夾板夾子在中間。

4 新型無卡度機械表走時調整機構工作原理及分析

擺輪游絲靜止時應處于一個平衡位置，當對擺輪施加一個外力，使擺輪旋轉起來時，擺輪就可以得到一個角加速度。那么由于游絲外端與擺夾板上的游絲外樁相固定，游絲內端與游絲內樁相固定，也就是說游絲外端不動，但游絲內端隨擺軸一起擺動，所以游絲產生了形變。游絲因形變而產生力矩，阻止擺輪繼續旋轉，當游絲的彈性力矩大到一定程度時，擺輪停止旋轉，此時擺輪產生恢復力矩，使擺輪反向旋轉，直到擺輪到達平衡位置，游絲呈自然狀態，而又因為游絲有較大動能，使其繼續反方向旋轉，游絲在擺輪的帶動下產生了相反狀態的形變，游絲的彈性力矩使擺輪旋轉速度再次減小直至停止，又由游絲的彈性力矩使擺輪相初始方向旋轉，直至擺輪運動到平衡位置。由此往復，擺輪在游絲的伸展和收縮中，進行振動運動。

當發現手表走時出現偏快或偏慢，而需要對擺輪的振動周期做出調整時，首先選用一把尺寸合適的螺絲刀，螺絲刀尺寸應與螺母上一字型缺口大小同等，以便同時旋轉螺母和命令輪，這樣在不改變螺母、命令輪與擺夾板配合狀態的情況下對手表走時進行調整。

這種設計保留了無卡度機械手表中通過調整手表擺輪的轉動慣量來控制機械手表走時速度的原理，通過對兩個對稱放置的擺錘之間的距離進行調節，進而控制擺輪的轉動慣量和振動周期。這種設計的優點是：相對于原有的無卡度機械手表需要分別調整多個處于擺輪周邊的砝碼或者是螺釘，而且要保證它們改變的方向、距離和角度相同，新型的無卡度機械手表走時調整機構只需要用螺絲刀轉動處于擺夾板上調整螺母的凹槽就可以整體而且對稱地做出調整，簡化了無卡度機械手表的調整步驟，省時省力。但同樣的，再設計上它也有不成熟的地方，這種結構將原先擺輪上的光擺換成了帶齒輪的擺輪，這樣一來使得擺輪在振動工作的過程中空氣阻力增大，需要更多的動力使擺輪保持正常的振動幅度。

參考文獻：

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【通聯編輯：光文玲】