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  • 陀飞轮

    陀飞轮(法语:Tourbillon故又称特比龙)是瑞士钟表大师路易·宝玑先生在1795年发明的一种钟表调速装置。原文有“漩涡”之意,是指装有“旋转擒纵调速机构”的机械表,陀飞轮机构,是为了校正地心引力对钟表机件造成的误差。陀飞轮表代表了机械表制造工艺中的最高水平,整个擒纵调速机构组合在一起并且能够转动,以一定的速度不断的旋转,使其把地心引力对机械表中“擒纵系统”的影响减至最低程度,提高走时精度。由于其独特的运行方式,已经把钟表的动感艺术美发挥到登峰造极的地步,历来被誉为“表中之王”。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 陀飞轮 其他外文名: 法语:Tourbillon
    别名: 特比龙 发明时间: 1795年
    发明者: 钟表大师宝玑
    • 下自成奚陀飞轮是机械手表的一种高精尖技术,可以最大程度避免地心引力对机芯的影响,保证走时准确。同时还是名贵的象征,相同的表款,有陀飞轮装置的,一下子就贵出十倍,一般在几十万到数百万之间不等。

    目录

    简介/陀飞轮 编辑

    陀飞轮法文为Tourbillon(故又称特比龙),有“漩涡”之意,陀飞轮是音译与意译相结合。宝玑发明陀飞轮机构,是为了校正地心引力对钟表机件造成的误差,整个擒纵调速机构组合在一起并且能够转动,以一定的速度不断的旋转以抵消重力的影响,代表了制表工艺的极高水准,把钟表的动感艺术美发挥到登峰造极的地步,陀飞轮被誉为“表中之王”。

    发明/陀飞轮 编辑

    陀飞轮陀飞轮

    机械式时计之所以能按一定的节奏循规蹈矩地走时,全靠擒纵装置的精确控制。如果擒纵调整机构本身的动作不准确,时计便随之失准。造成擒纵装置动作不准确的 罪魁祸首是地心引力。调速装置中的摆轮是利用游丝的弹性来完成摆轮运动的。由于游丝总是以一定方向卷动,所以时计的放置位置姿势(上下左右的位置)变化时,这一部分所受到的重力作用也会使轴承的摩擦力发生变化。于是便产生了一种称为“位置差”的精度误差。例如,将手表放置在平面上是,就和戴在手腕上经常 摆动时不同,产生了或快或慢的差异。十七世纪末,人们对钟表精度的要求显著提高,再无法容忍这样的“位置差”。

    于是,宝玑便挖空心思,寻求解决的绝招。他想:擒纵装置之所以受重力的影响,是因为它的机件处于固定的运动状态,如果使这一部分的位置不断地改变,方位不同会导致绝大多数情形下抵消重力的作用。根据这一构思,宝玑想出了一个巧夺天工的办法。他把这个擒纵调速系统安装在一个框架(Carriage)中。这框 架以一定的速度不断地打转。当摆轮在某一位置受到某一方向的重力影响时,到另一位置将会受到另一方向的重力影响,框架不断地转动,摆轮的位置也随之改变,从而接受各种方向的影响;换言之,在宏观上,各种方向的影响将相互抵消,等于没有影响。

    结构特点/陀飞轮 编辑

     宝玑陀飞轮证书与原理 宝玑陀飞轮证书与原理

    “陀飞轮”的起源,可追溯到18世纪末的一位瑞士籍钟表大师路易·宝玑。1795 年,他为了克服怀表的位差,设计和制造了他称之为“Tourbillon”( 陀飞轮)的旋转擒纵机构。

    怀表的位差主要来源于摆轮的不平衡以及游丝工作时的偏心,由于这两个因素分别在其方位相差180度对走时快慢的影响正好相反。于是,他把擒纵机构和摆轮游丝系统一同配置在一个旋转的支架上。这个支架就装在秒轴上,以每分钟一圈的速度转动。因此,摆轮和游丝的重心方位每经历30秒即发生180度转换,这样,二者由于偏心引起的走时快慢正好得以相互补偿。因此,更确切的说,宝氏“陀飞轮”是一个旋转擒纵调速器。在宝玑所处的年代,受技术条件限制,摆轮不能做到非常平衡。他采用变化方位的方法消除其影响,无疑是一种非常巧妙的构思。宝氏“陀飞轮”在制造上要求非常精细,否则易出故障。由于它是装在秒轴上的,比之普通的表要消耗更大的功率,成为一个先天性的缺点。1894年,英国人邦尼克森(Bonniksen)制成了另一种旋转擒纵机构“卡罗素”(Karrusel)。它与宝氏“陀飞轮”的不同之处主要在于,转速比前者约慢40倍。因而可以大大降低了功率的消耗。在制造和调整上带来了一些方便。但由于方位变换的周期加长了,所以在位差的补偿上不如前者有效。 

    目前陀飞轮一般是1分钟转360度,也是最理想的旋转速度。[1]

    旋转支架/陀飞轮 编辑

    “陀飞轮”的旋转支架是固定在秒轴上的,旋转支架中装有摆轮、游丝以及擒纵轮擒纵叉。当发条动力通过三轮片传递到秒齿轴上时,就带动旋转支架转动。秒轮片则是空套在秒轴上的,同时固定在夹板上,并与擒纵齿轴相互啮合。因此当旋转支架被秒轴带动时,擒纵轮片就会做行星运动。在擒纵机构里通常采用叉瓦式或直接把冲量传给摆轮。摆轴和秒轴配置在同一轴线上,秒轴装有秒针。有人制造的“陀飞轮”有的不带秒针,说明旋转支架的转速不一定保持每分钟一圈。

    与“陀飞轮”的传动结构不同,“卡罗素”的旋转支架的下端伸出一段空心轴,在其下端面连接一轮片。 轮片与三齿轴啮合。旋转支架轴穿过夹板,并以后者为支撑,旋转支架和轮片两相对端面起到止推面的作用。四轮轴穿过旋转支架下端的伸空心轴,四轮片在旋转支架中与擒纵齿轴啮合,四齿轴在支架外与三轮片啮合,将三轮的冲量传递给擒纵轮。四齿轴通过四轮片把运动传给擒纵齿轴,摆轴在旋转支架中和四齿轴是不同心的。因为旋转支架不是由四轮轴直接带动,所以旋转支架的转速总比四轮轴低。因此“卡罗素”传动设计,实际上是差动行星轮系。[2]

    彰显高贵/陀飞轮 编辑

    百达翡丽百达翡丽
    相同的表款,有陀飞轮装置的,一下子就贵出十倍,一般在几十万到数百万之间不等。而百达翡丽江诗丹顿这样一线大牌的陀飞轮一般都在300万以上。

    百达翡丽的5016是制表技艺里程碑性的杰作,拥有506个微小的零件,在金或铂金的表壳中蕴含最高超复杂的功能:陀飞轮、三问、自动飞返式日期指针万年历,和月相显示。实际价格,众说纷纭,但是都统一在47万欧元至60万欧元之间。

    百达翡丽高级复杂功能系列5207铂金腕表,带瞬跳万年历、三问报时和陀飞轮的高级复杂功能腕表,瞬跳万年历显示窗可显示星期、日期、月份、闰年周期,是百达翡丽最为复杂的腕表之一,每年仅出品数枚,市场保守估价为600万人民币。

    工作原理/陀飞轮 编辑

    陀飞轮的原理就是当钟表在垂直位置时补偿地心引力的作用。

    换句话说,当一只钟表处于垂直位置时,由于来自地心引力的作用,它的调节控制器,即是其摆轮、游丝和擒纵器,会在每一下摆动时发生难以觉察的快慢变化。

    如果把调节控制器装设在一个每分钟转动一周的“笼框”上,即可获得一系列的垂直位置。这样便可以使钟表走动时十分准确,并能够互补误差。

    这个原理看来十分简单,但实施起来却是另外一回事。原因之一便是“笼框”和陀飞轮的重量不能超过0.3克或0.013盎司——相当于一片天鹅羽毛的重量或两片鹦鹉羽毛的重量。另一原因是,它由72个精细组件组成,而其中大部分为手工制作。

    宝玑的陀飞轮原理与技术持续了一百多年,一直没有重大的变化,直到1920年代,德国的Albert Helwing (Deutsche Uhrmacheerschule的技术部门主任)发明“浮动陀飞轮”(flying tourbillon,或称为“飞行陀飞轮”),它是一种没有支架(bridge)陀飞轮,为的是让陀飞轮尽可能地扁一些(as flat as possible).这一种自由立式框架(free-standing cage)是Albert Helwing发明的目的。

    AlbertHelwing回忆他的发明时说:框架的重量仅700mg,没有人相信它足够有力。因此我在框架的一侧也系了一条,重量是250毫克。这样,在通往Deutsche Uhrmacheerschule的入口厅展示箱内,我悬挂了这个浮动陀飞轮装置,这一挂就是4个星期,所有的批评言论通通沉寂下来……

    陀飞轮表代表了机械表制造工艺中的最高水平,整个擒纵调速机构组合在一起并且能够转动,以一定的速度不断的旋转,使其把地心引力对机械表中“擒纵系统”的影响减至最低程度,提高走时精度。由于其独特的运行方式,已经把钟表的动感艺术美发挥到登峰造极的地步,历来被誉为“表中之王”。

    陀飞轮表的创意在于,将擒纵机构放在一个框架(Carriage)之内,使框架围绕轴心也就是摆轮的轴心做360度不停的旋转。这样,原本的擒纵机构是固定的,因而当表搁置位置变化的时候,擒纵机构不变,造成了擒纵零件受力不同而产生了误差;当擒纵机构360度不停的旋转起来的时候,会将零件的方位误差综合起来,互相抵消,从而消灭误差。目前陀飞轮一般是1分钟转360度,也是最理想的旋转速度。

    技术分类/陀飞轮 编辑

    陀飞轮手表经过时间和技术的改进和革新主要可以分为以下三代:

    1、第一代陀飞轮表(即第一种结构—Tourbillon)是在1795年由瑞士制表大师 Abraham-Louis Breguet发明并制成的。其飞轮结构必须由“飞轮旋转框架”(Tourbillon’s Carriage)和“飞轮固定支架”(Tourbillon’s Bridge)不可或缺的两部分基本构件组成。在此组合中,“摆轮夹板”(Balance’s Bridge)必须随飞轮一起旋转。按照不同的组合方式,第一代飞轮表可以分为两类:同轴式(即摆轮的中心和飞轮的中心在同一轴心上);偏心式(亦称非同轴式,即摆轮的中心和飞轮的中心不在同一轴心上)。

    2、第二代飞行陀飞轮表(即第二种结构—Flying Tourbillon)是在1927年,德国制表大师Alferd Helwig制造成功没有“飞轮固定支架”的陀飞轮怀表,提高了此种表运转时的神秘感和动态艺术美。在此组合中“摆轮夹板”仍须随飞轮一起旋转,此第二代飞轮表同样有同轴式和偏心式两种类别。

    3、第三代神奇陀飞轮表(即第三种结构—Mystery Tourbillon)则由东方的钟表大师—中国人矫大羽(Kiu Tai Yu)在1993年于香港的“天仪轩”首创发明并且亲手制造成功。它不但和第二代飞行陀飞轮表一样都取消了“飞轮固定支架”,而且奇迹般地把“飞轮旋转框架”也一同取消了(在第一代和第二代飞轮表中,此构件都是必不可少的)。另外,在这个全新的结构中还把第一代和第二代飞轮表中必须随飞轮一起旋转的“摆轮夹板”改变为不随飞轮一起转动,首次大大减轻了飞轮重量达一半以上,并且可以加大摆轮的直径以增强计时的稳定性,同时又提高了动感艺术表现的水平。在飞轮表制造历史中,矫大羽首次选用蓝宝石玻璃替代了原本用金属制造的“摆轮夹板”,之前此部件是附属于“飞轮旋转框架”中的。由于此表运转时显得更加神秘莫测,故在国际上也被称为“矫氏神奇陀飞轮”(Kiu’s Mystery Tourbillon)和“中国陀飞轮”(Chinese Tourbillon)。

    保养贴士/陀飞轮 编辑

    陀飞轮陀飞轮
    陀飞轮的结构一向很神秘,也都被名表拿来宣传,能研发出有特色的陀飞轮表,也是表现出它的技术能力,证明是一家了不起的表厂。陀飞轮是相当精密的结构,在怀表流行的年代,有能力独立制作出来陀飞轮怀表的大师,受到世人的尊敬,因为在那个年代,加工母机没有现在的精密,所有的零件都要依靠手工,以传统的制表工具,将零件一个一个地制造出来,当然每一个零件的尺寸都要相当精密,才能让这陀飞轮正常并准确地运转。就因为制作难度高,所有能制作出陀飞轮怀表的人,就称得上钟表大师。自从宝玑Breguet大师于1790年发明陀飞轮这种具有抵抗地心引力所造成的误差之陀飞轮装置,一直到1950年,在这160年的岁月里,全世界出现了具有陀飞轮装置的怀表及手表,数量不多,大约只有600只,但却有不少的经典名作。

    近代陀飞轮被大量制造,种类花样也越来越多,价格也高低不齐,有太多品牌投入生产,但往后的保养问题就很头疼,尤其是这种陀飞轮装置的手表,几乎瑞士所有品牌都要求送回原厂维修,就技术上而言,回瑞士原厂保养是最正确的,因为具有陀飞轮装置的表都相当精密,未经充分完整训练的技师,的确无法胜任。送回瑞士维修,最大的问题是时间较长,大约3至6个月,保养费、运费,还有维修保养费,加起来也很可观。

    如果真要维修,不但要细心,也要注意机板及及陀飞轮组件,要维持原状,不可刮伤。螺丝刀要磨到与螺丝帽的沟槽相符,松开螺丝时才不会让螺丝受伤。如果要夹出零件,最好是镊子与零件的平面成90°,才不至于使小零件的表面受伤。组装回去时,尽量使用柳条拨弄零件归位。油不可点得太多,微调快慢针也要特别小心,否则容易让陀飞轮的组件受损。

    事实上,陀飞轮注重它的设计,独特的设计,独一无二,更能突显出它的价值。打磨工艺也是最费时的工序,它不但令人感到美观,更是吸引人目光的焦点。理论上是陀飞轮的准确性要比一般表来的准,但现在工具母机的精密度提高,加上制造技术的提升,一般的名表都相当准,不比陀飞轮的差,所以陀飞轮的工艺价值、观赏把玩的乐趣,及品牌代表的身份地位远胜过它的实用性。

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    参考资料
    [1]^引用日期:2012-11-13
    [2]^引用日期:2011-10-07

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