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雅典典藏级大师欧克林革命性创新之双向擒纵机构
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本帖最后由 52Tourbillon 于 2014-6-18 08:07 编辑

雅典的欧克林大师研发的
世界上首只采用硅晶体为材质的
“双向擒纵机构”
的Freak卡罗素
腕表
。




技术特征

1.两个形状完全相同并且互相啮合在一起（擒纵轮之间直接啮合或者间接啮合）；
2.在两个擒纵轮之间对称位置设置一个杠杆与它们分别配合从而实现了类似于杠杆式擒纵机构的全周期运动，此杠杆通过两个限位钉来控制摆动，它的作用是负责将能量不断的输入给摆轮游丝系统。


技术优势

整体布局处于对称状态，分解了传统杠杆式擒纵机构的两个半周期由一个擒纵轮完成的工作，变成了两个擒纵轮来完成。
其实质是通过两个擒纵轮的联动，再加上中间位置杠杆的辅助协调使得擒纵机构整体运转所需要的能量降至最低，更多的能量输送给摆轮游丝系统，大大提高了能量利用率，降低了损耗。


“双向擒纵机构”经历了多次革新，而不断地变革目的是改善机构的性能，提高可靠性和稳定性，让此机构成为Freak最有保障的“心脏”。“双向擒纵机构”所经历的革新分为两部分—材料革新和机构革新。


第一代
“
双向擒纵机构

”

在结构试验阶段，所遇到的最大问题是整个擒纵系统不能保持长时间运转，在较短时间内就会停止工作。
原因是由于双擒纵轮在巨大的驱动力作用下相互啮合高速转动，不论采用哪种金属材料都不可避免的存在高速磨损这个最棘手的问题。
当时，瑞士NeuchateI大学所属的微技术学院和其附属的瑞士电子和微技术公司(CSEM)刚实验成功一种采用光感成型技术制造的半导体硅微型钟表零件，雅典和CSEM一起改良了该技术生产出适用于“双向擒纵机构”的硅擒纵轮。
它使得“双向擒纵机构”成功运转获得了新生，成就了雅典Freak陀飞轮腕表的问世。
随后，雅典为了追求机构的完美性能，与德国制作超薄钻石芯片的专家（德国GFD公司）共同合作，运用DRlE深层离子蚀刻技术(Deep Reactive lon Etching)，将擒纵轮的材料变为硬度高、摩擦消耗小、没有磨损的材质--钻石，更进一步提升了此擒纵机构的运作效能和寿命，于2005年推出“Freak DIAMOND HEART”。


工作原理

雅典的第一代“双向擒纵机构”采用了两个带有长短齿特征的擒纵轮，而驱动它们的动力来自于机芯传动轮系的齿轮4传递给第一擒纵轮6的齿轴3，再通过两个擒纵轮6和7互相联接来启动此机构，此擒纵机构完整的工作周期分为四个阶段：

1.
摆轮右振幅解锁传冲阶段
：
双齿异形轮21及锁块2与单齿轮11与双齿轮9处于对称位置，第一擒纵轮6的长齿13a刚好可以摆脱锁块2的束缚，使得第一擒纵轮6在驱动轮8输入的牵引力矩的作用下逆时针转动，在转动过程中长齿13a与双齿轮9的齿17啮合从而将输入力矩直接传递给摆轮游丝系统继续向右振幅位置运动。此外，由于第一擒纵轮6与第二擒纵轮7相互啮合，还使得第二擒纵轮7开始以顺时针方向转动（图1）；


2.
锁定阶段
：
此时第一擒纵轮6的长齿13a与双齿轮9的齿17啮合传冲能量的过程已经结束，单齿轮11与双齿轮9已经转到接近水平位置，而双齿异形轮21在单齿轮11外形的阻挡下已经无法转动，同时第二擒纵轮7的长齿14a以顺时针方向转动遇到了锁块2的阻挡，在这双重制约下双向擒纵机构处于静止状态（图2）；


3.
摆轮左振幅解锁传冲阶段
：
双齿异形轮21及锁块2与单齿轮11与双齿轮9都正好逆时针转动到左右对称位置，使得第二擒纵轮7的长齿14a已经摆脱了锁块2的束缚。由于在驱动轮8输入的牵引力矩的作用下逆时针转动的第一擒纵轮6与第二擒纵轮7相互啮合，带动第二擒纵轮7以顺时针方向转动。在转动过程中长齿14a与双齿轮9的齿18啮合从而将输入力矩直接传递给摆轮游丝系统继续向左振幅位置运动（图3）；


4.
锁定阶段
：
此时第一擒纵轮7的长齿14a与双齿轮9的齿18啮合传冲能量的过程刚刚结束，而双齿异形轮21开始受到单齿轮11外形的阻挡下，同时第一擒纵轮6的长齿13b以顺时针方向转动遇到了锁块2的阻挡，在这双重制约下双向擒纵机构即将处于静止状态（图4）。


第二代
“
双向擒纵机构”

2007年雅推出了
将多晶钻石和硅晶体合二为一，使之成为既轻巧又易于设计的崭新材料的
“FreakDlAMonSIL”。这种材质是由专门制造优质精密硅晶体零件的生产商Sigatec与德国以盛产工业用纳米钻石零件闻名之合作伙伴GFD共同研制，通过纳米技术将多晶钻石种植在未经加工的硅晶体之上。



工作原理

第二代与第一代相比在结构方面有了很大的改变，特别是利用了硅材料通过微电子技术可以被制作成任意形状，不会受到像金属材料那样的制约。
两代的主要区别是：
1.两个擒纵3和4轮齿被改造为异形齿相互啮合；
2.由于齿形的变化，使得机构本身可以更为简洁，作为过渡作用的双齿异形轮5与固定在摆轮游丝系统的单齿轮2直接联动传递来自于机芯的动力，而动力源自传动轮30与第一擒纵轮3的齿轴32的连接。

1.
摆轮左振幅
解锁阶段
：
第一擒纵轮3的齿24的齿面靠在双齿异形轮5上，由于第一擒纵轮3与第二擒纵轮4相互啮合，使得第二擒纵轮4的齿10的齿尖压在双齿异形轮5上，此时双齿异形轮5是静止不动的。摆轮在游丝力矩的作用下，由左振幅位置以逆时针方向向平衡位置运动，由于单齿轮2与摆轮是一体的，因此它也会随摆轮一起逆时针方向运动（图1）；


2.
摆轮左振幅
传冲阶段
：
单齿轮2的齿13带动双齿异形轮5的齿12顺时针转动至中间位置，第一擒纵轮3被释放顺时针旋转，相应的第二擒纵轮4逆时针旋转，它的齿10的齿尖进入了双齿异形轮5的凹槽9。




擒纵轮3和4的每一个齿都加工成钩状，其目的在于为了与双齿异形轮5的凹槽9相配合，类似杠杆擒纵机构中擒纵轮齿与擒纵叉叉瓦的配合，以便推动双齿异形轮5继续顺时针旋转，并且通过双齿异形轮5将能量传递给单齿轮2，由于单齿轮2与摆轮为一体结构，所以摆轮也获得了能量继续向右振幅位置运动（图2）；


3.
摆轮左振幅
锁住阶段
：
第二擒纵轮4与双齿异形轮5的能量传递过程已经结束，但单齿轮2的齿13与双齿异形轮5的齿11还未完全脱开。此时第一擒纵轮3的齿8的齿尖靠在双齿异形轮5上，并将能量输入给了双齿异形轮5，这样使得后者继续顺时针旋转直到双齿异形轮5的左壁靠在左限位钉25上（见图8）为止。


通过此次传冲过程摆轮获得了一定能量并顺时针向右振幅位置自由运动（图3和图4）。


到此时“双向擒纵机构”的半个周期的工作过程已经结束，并处于短暂的平衡状态。即将发生的摆轮右振幅另半个周期的工作过程（图5和图6）与前述只是方向相反而以。



本帖最后由 52Tourbillon 于 2014-6-17 21:02 编辑

2012年7月13日独立制表品牌VOUTILAINEN的制表大师Kari Voutilainen获得了一项最新的专利授权--“双向擒纵机构”。
此擒纵机构虽然比雅典的同类机构晚了近十年，但是它的设计理念与前辈如出一辙，具备了前文所说的“双向擒纵机构”所有基本特征，并且此机构本身所具有的优势是不会依赖新材料来实现机构的稳定运作。


工作原理

我们可以看看此机构的正视图和后视图，再与雅典的相比较可以得到Kari“双向擒纵机构”中的两个擒纵轮1和3不直接连接，它们的连接是通过与两个擒纵轮同轴设置的大小相同的齿轮6和7来完成的，而齿轮8将机芯的动力再通过齿轮7的齿轴输入给此擒纵机构。那么擒纵机构与摆轮游丝系统相连接的过渡元件为杠杆12，它的左右摆动分别与擒纵轮1和3配合完成了擒纵机构的完整周期运转。





1.摆轮右振幅解锁阶段：

擒纵轮1的轮齿22压靠在杠杆12的半圆形锁柱18的圆柱面上，而杠杆12的尾端紧靠在左限位钉21，此时擒纵机构处于相对静止的锁定状态，擒纵轮3在此时受到下方齿轮6对于齿轮7的制约保持静止状态，而固定于摆轮游丝系统的圆盘钉11准备与杠杆12的顶端开口13相配合解锁
（
图4a）；



2.
摆轮右振幅传冲阶段
：

在圆盘钉11与杠杆12的顶端开口13的撞击下，擒纵轮1与锁柱18开始分离，杠杆12逆时针转动脱离开左限位钉21，此时在齿轮6对于齿轮7的驱动下，擒纵轮3开始转动并且靠近锁柱18（图4b）。



解锁以后，擒纵轮1与锁柱18相配合，将动力通过杠杆12的顶端开口13侧壁传递给圆盘钉11，进而供给了摆轮游丝系统运转的能量，与此同时擒纵轮3逐渐靠近半圆形锁柱18的圆柱面（图4c）；



3.
摆轮右振幅锁住阶段
：此时圆盘钉11已经与与杠杆12的顶端开口13完全脱离开，擒纵轮3的一个齿压靠在半圆形锁柱18的圆柱面上，杠杆12的尾端紧靠在右限位钉20，此时说明了擒纵机构再次处于了锁住状态，也是机构半个周期的完成，准备下一个半周期的开始（图4d）
。






雅典是我很早就关注的品牌，原因是这个品牌的制表大师欧克林博士是我非常敬仰的偶像，虽然我本身从事陀飞轮研发，对于宝玑大师是一种崇拜，但是对于欧克林大师的设计理念始终影响着我的创新意识，我最喜欢的就是他所研发的全齿轮万年历技术，而本期所讲的“双向擒纵机构“也得到了很多启发。独立制表师Kari Voutilainen是我近期才逐渐了解的，特别是今年十月与他面对面的交流感觉到很是谦和，尤其是他说道不论取得再大的成就，在茫茫钟表历史的面前，都是学生，你不可能同时精通所有的技术要领，活到老学到老是每一位研究钟表技术必须具备的素质。

跟您的承诺兑现了 ，您看下发了两款“双向擒纵机构”感觉技术专业性比较强！@nomorewatch
@schen @danielzhang @miaow @老表迷pp @showfane @爱表的上海人 @人生彼岸1290 @小狗狗

感谢曹兄。:handshake :victory:

非常宝贵的资料和学习教材，永久保存。曹兄的文字描述和图片说明太棒了。

曹工出手不凡！
一个10多年前的Freak真的有太多创新在里头，太多东西值得开挖了。

谢谢曹公分享佳作！

曹兄每次分享文章都要花费好一番功夫阅读.. 哈哈

看了曹公的介绍才了解了KV的双向擒纵这么牛，竟然不需要依靠材质！
之前只关注它的打磨，实在肤浅了。

本帖最后由 nomorewatch 于 2014-6-19 01:40 编辑

jo_melody猪小轴 发表于 2014-6-18 22:30


看了曹公的介绍才了解了KV的双向擒纵这么牛，竟然不需要依靠材质！
之前只关注它的打磨，实在肤浅了。 ...

那是因为KV的双轮擒纵是通过额外的传动轮系把两个擒纵轮跟其他传动轮系连接起来了。

据我的观察，除了丹尼斯的那种采用分开的两套传动轮系的双轮擒纵是采用传统材料外，其他两个轮子没有用额外传动轮系的双轮擒纵都需要用新材料。
@52Toubillon 你说呢？

@52Tourbillon 曹公，请说说你有关不同类型的双轮擒纵为什么会有不同的材质搭配的看法，谢谢！

nomorewatch 发表于 2014-6-19 01:41


@52Tourbillon 曹公，请说说你有关不同类型的双轮擒纵为什么会有不同的材质搭配的看法，谢谢！ ...
我也想听

牛！

小狗狗 发表于 2014-6-26 09:01


牛！
哪里有牛？

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曹大师应该研究这个，从历史上的擒纵方式挖精准度，等自己研究到了死胡同，在来研究市面上别人的成果，如此才有创新灵感。研究砣飞轮是短视，无论你砣飞轮多精美优秀，在日内瓦上好难获奖。如果你把精准度提高一个等级，会一举成名，并且做到免润滑、精小可靠实用，会在钟表史上留下丰碑。做独立制表人，是辛苦坚辛之路……坚持就是胜利

这个枢轴式擒纵

如云如雾如烟 发表于 2015-8-12 12:45

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