腕表零件中的「大哥大」,和指紋一般細膩的遊絲,你真的瞭解嗎(上)

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你看得清楚自己的指紋嗎?如果可以,代表你眼力不錯。如果不行,那大概也很難看清楚機心內部最細小卻最關鍵的零件──遊絲。

遊絲的功能

要理解遊絲扮演的角色,首先要知道機械機心的運作原理。當發條上緊、動力通過齒輪傳送到擒縱輪,擒縱輪便會撥動擒縱叉,再由擒縱叉撥動擺輪軸心底下的衝擊盤,進而使擺輪朝單一方向轉動。然而若擺輪持續朝單一方向轉動,動力就會像潑出去的水一樣,擒縱叉以及擒縱輪也就無法創造出規律的節奏(等時性),讓對應著齒輪的指針每60秒、60分鐘、12小時繞著錶盤走一圈。

遊絲是一條能夠讓擺輪轉到一定程度時反彈、轉向的彈簧,一旦擺輪來回轉動,擒縱叉也就跟著左右搖擺,對擒縱輪做出一擒一縱的規律動作。換句話說,有了遊絲,機心才有辦法運作。

安裝在擺輪上細如指紋的遊絲。

看不清遊絲很正常,因為從上方圖中就可以發現,它的厚度跟指紋其實是差不多的。換算成數字來表示,每一條遊絲的厚度大約是10微米,也就是0.01毫米,0.001公分。如果你還是無法想象,那麼只要拿它跟直徑50微米的頭髮比較應該就清楚了。

在傳統遊絲製作過程中,將直徑約0.6毫米粗的鎳鐵合金線安裝到帶有兩個圓錐轉輪的機器上,啟動機器,讓圓錐轉輪將金屬線由直徑較小的內圈轉到外圈。

所以,為什麼這麼細小的零件很重要?重要到人們都說「機心是腕表的心臟,遊絲是機心的靈魂?」因為一組擒縱系統裡只有一條遊絲,當來自發條的動力從時輪、分輪、秒輪一路傳到擒縱輪,撥動擒縱叉再轉動擺輪的時候,若沒有「遊絲」這條「彈簧」拉扯擺輪,擺輪就會朝同一方向繼續轉動,擒縱叉就不會對擒縱輪做出一擒一縱的動作,機心就無法規律計算時間,表,就無法運作。

鎳鐵合金線每通過轉輪中間的壓縮管就會被拉得更細,最終直徑約0.05毫米,再經由另一台機器壓縮成扁平狀。

遊絲就是這麼一枚神奇的零件,它的概念最早由英國發明家Robert Hooke(胡克定律就是以他的名字命名)在1660年代提出,不過表圈內公認的發明者則是荷蘭物理、天文及數學家Christiaan Huygens惠更斯,他在1675年將遊絲裝在擺輪上,為計時工具開啟了另一個時代;直到今日,腕表機心擒縱系統內的擺輪遊絲結構依舊採用相同的形式,可見這項發明的重要性。

直徑0.05毫米的金屬線經過機器壓縮成扁平狀後,將四條金屬線放入工具內同時捲曲成遊絲的同心圓形狀。

當然,從Huygens發明的遊絲到現代的遊絲之間還是經歷了許多改革,最重要的改革莫過於材質。從前遊絲所用的金屬(主要成分為鐵)會在溫度變化下膨脹、收縮,一旦細小的遊絲產生些微變化肯定影響擺輪擺動的幅度,造成誤差;又因為鐵極為容易受磁,若要遊絲不受環境干擾根本不可能。1896年瑞士科學家夏爾·愛德華·紀堯姆(Charles Édouard Guillaume)研發出由54%的鐵及36%的鎳所組成的Invar合金,能有效控制熱漲冷縮的現象。而後紀堯姆又進一步在鎳鐵合金中加入鉻,形成全新的Elinvar合金(由52%的鐵、36%的鎳以及12%的鉻組成),膨脹係數一樣很低,且不易改變彈性。

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