宝玑游丝的来龙去脉,你需要知道?

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1582年的某天,一位名叫Galileo伽利略的意大利年轻人观察到了一件有趣的事情。教堂里悬挂的一盏吊灯在左右摆动,虽然吊灯的摆动幅度越来越小,但摆动一次所花的时间似乎相等。

回家以后,Galileo伽利略继续研究这一现象,由此他发现了“摆的等时性”。他指出摆的周期并不取决于摆线上悬挂物的多少,而只取决于摆线长度的平方根。如果不考虑阻力的影响,悬挂在等长线上的一个软木球或一个铅球的摆动时间是相同的。

通过这一定律,就可以确定一个标准周期的时间,进而可以制作钟表。但是,伽利略并没有抓住这一机会。

1657年,荷兰的惠更斯在伽利略的研究基础上,跨出了非常重要的一步。他找来了钟表匠,将“摆的等时性”运用到钟表的研发中。

1675年1月30日,惠更斯更进一步向法国皇家学会展示了游丝摆轮实物,成为了官方认可的钟表游丝摆轮的发明人。游丝摆轮等时性和钟表的等时性差不多,即其他条件不变的情况下,游丝越长,摆轮来回的周期越长,游丝越短,摆轮来回的周期越短。这一发明是钟表小型化的关键。

惠更斯和上次制作摆钟一样,并没有自己亲自动手,而是委托法国钟表匠IsaacThuret或 Jacques Thuret制造了世界上第一枚采用游丝摆轮的钟表。至此,钟表历史翻开了新的一页,其后的300多年间,几乎所有的钟表都是采用具有等时性的游丝设计。惠更斯改变了钟表行业,开创了精确性的时代,被称为科学制表之父。

常见的游丝就是一圈金属丝,和生活中使用的蚊香差不多。上图为没有添加内桩、外桩的游丝毛坯,它就是按照阿基米德螺旋线制成。整根游丝是在一根平面上,简称为平游丝。

下图为添加了内外桩的游丝成品,还是按照阿基米德螺旋线制成,只是在游丝的末端(红线所指的地方)将游丝间距扩大,这样有利于外桩的固定,和游丝长短的调节。注意,整根游丝还是在一根平面上,还是称为平游丝。

游丝按照阿基米德螺旋线盘绕,并不是同心圆,所以整根游丝的重心并不是在最中间,而是有偏移的。

当平游丝和摆轮结合在一起放在机芯上面开始正常工作的时候,摆轮来回摆动,游丝就开始进行扩大收缩的运动。此时,红线所指方向有游丝间距会比另外一边的游丝间距更小,整根游丝的重心会随着游丝的变形运动而移动。

游丝是整个机械手表最重要的部件,游丝重心的偏移会直接影响到整个手表走时的精准程度。

 为了解决这一问题,宝玑品牌的创始人阿伯拉罕–路易•宝玑在1795年提出了将游丝的一部分向上弯曲以形成双层的游丝,利用第二层的游丝的重量去平衡整个游丝的重心,使重心尽量保持在中央位置。这一设计,就是“"Spiral Breguet"宝玑上绕游丝。

上图为宝玑游丝和平游丝在运动过程中,重心偏移的实验结果数据图。

蓝色为平游丝,绿色为宝玑游丝。可以清楚看见,两者的差距非常明显。

宝玑游丝现在是一个统称,是指进行了游丝末端上饶的游丝。Abraham Louis Breguet宝玑当时提出了上饶游丝的想法,而后数学家Eduard Phillips用严谨的数学计算出了不同宽度的游丝末端最“完美”的设计。

所以制表师会按照数学家Eduard Phillips计算出的标准模板对游丝进行手工弯曲上饶。以前一直以为宝玑游丝末端只能手工缠绕,后来才知道劳力士能利用机器自动缠绕。黑科技呀!

为了解决游丝的重心偏移问题,其实还有一种桶形游丝,但是加工难度太大。并且桶形游丝还无疑增加机芯的厚度,所以这种设计常见于船钟和怀表之上,只有极少数的手表配备。


 

虽然宝玑游丝可以让手表走得更准,但它依旧存在缺点。比如在遭受强烈震动的时候,游丝就可能挂住,所以在某些机芯上还能看见“防挂杆”。

到了现代,有的品牌开始利用新技术,新材料来解决游丝重心偏移的问题。

最出名的一个就是新材料硅,因为硅的密度比钢小很多,所以用硅制成的游丝重心偏移不会过于厉害。

另外一种解决办法就是在平游丝的状态下,改变游丝末端的形状。代表就是DE BETHUN和Patek Philippe百达翡丽。DE BETHUN选择在游丝末端添加了一段不规则的夹子调节配重。

 

百达翡丽则在利用硅材料的基础上改变游丝的形状,制成的Spiromax游丝,注意看游丝的末端。外形是先细后粗,然后再变细。百达翡丽在游丝加重了末端以改善重心偏移。

1795年宝玑提出通过上绕游丝末端补偿游丝偏心,改善走时精度。两百年后,人们尝试使用新材料--硅,用于制作手表零件,但由于加工技术的限制只能制作平面。2010年宝玑申请专利EP2196867,通过中间组件连接两根平面游丝达到宝玑双层游丝的效果。成为世界上第一个立体硅游丝设计。

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