浅析无卡度机械手表走时调整机构设计

李军

摘要：在机械手表中，有卡度的机械手表在摆轮的工作中快慢夹会对游丝的运动产生影响；无卡度的机械手表在调整摆轮时过程烦琐、复杂、且难度大。基于上面的问题，设计一种新型的无卡度走时调整机构，在保持原有无卡度机械表摆轮游丝结构优势的基础上可以简化手表机芯在调整走时的过程中的过程，降低调整难度，克服现有技术中无卡度机械表手表调整走时复杂且容易使摆轮不平衡的情况。

关键词：手表；摆轮；调整；走时

中图分类号：TP393 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）10-0239-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

机械手表走时速度的快慢的关键之一就在于手表摆轮振动的周期时间。我们通常以通过改变摆轮的转动惯量或调整摆轮游丝的实际工作长度来调整手表走时速度的快慢。我将调整摆轮边缘质量和摆轮游丝长度的机构叫作手表走时调整机构。

1 新型无卡度机械手表走时调整机构的设计目的

针对现有机械手表中调整手表走时快慢的结构的优缺点。新型无卡度走时调整结构要延续原有无卡度结构中通过调整摆轮转动惯量的方式调整手表走时快慢，不影响游丝收放自如的优点，并且在此基础上，实现摆轮在手表机芯上完成调整，同时保证摆轮的调整前后的平衡一致，使无卡度机械手表走时的快慢调整起来更加方便快捷，且在调整过程中令摆轮整体保持平衡。

2 新型无卡度机械手表走时调整机构各零件形状及作用

为了让新型无卡度机械手表走时调整结构更加清晰，更容易理解，将整个调整结构分成摆轮单元和微调单元。摆轮单元中摆轮、调节轮外侧壁上均设置有轮齿，托盘上匹配设置有两个相同的摆锤，摆锤夹设于托盘、摆轮之间，调节轮外侧壁与两个摆锤的齿条均相啮合；微调单元包括交接于同一转轴上的接触轮和阻转杆，阻转杆端部能远离或卡入游丝的四角内桩的豁口，接触轮能远离摆轮或与摆轮外侧壁的轮齿相啮合，阻转杆端部卡入四角内桩豁口且接触轮与摆轮外侧壁相啮合时，阻转杆抵顶于四角内桩上通过限制游丝内桩转动进而限制摆轴托盘转动，外力施加与接触轮上带动摆轮、调节轮转动，调节轮通过与两个摆锤的齿条啮合传动带动两个摆锤上的重锤靠近或者远离从而通过改变摆轮单元的转动惯量达到方便调整走时快慢的目的。

2.1新型无卡度机械手表走时调整机构的摆轮单元

摆轮单元包括摆轴、双圆盘、托盘、摆锤、摆轮和游丝，摆轮中心位置同轴嵌装有调节轮，摆轮外侧壁和调节轮外壁上均有齿轮，托盘上匹配设置有两个相同的摆锤，托盘为圆盘结构，其一端部一托盘中心为中心开设有两条中心对称的凹槽，摆锤有重锤和齿条两部分，重锤成圆弧状与齿条尾端紧密结合，齿条与调节轮相啮合，两个齿条对应弹性固定于两个凹槽内，两个摆锤的重心对称分别布于托盘之外。摆轴上依次套装有双圆盘、托盘、调节轮和游丝内桩。其中双圆盘、托盘和游丝内桩均与摆轴过盈配合，调节轮与摆轴弹性固定，摆锤夹设于托盘以及与调节轮相嵌为一体的摆轮之间，下面我对新型机构的摆轮单元的各个关键零件做一下具体介绍。

2.2新型无卡度机械手表走时调整机构的微调单元

微调单元包括摆夹板、阻转杆、接触轮、托夹板、顺调命令轮、逆调命令轮和与两个命令轮的转轴相配合的螺母组成。接触轮和阻转杆铰接与同一转轴上。阻转杆远离接触轮的一端与四角游丝内桩的豁口相匹配，该阻转杆的端部能远离或抵住四角游丝内桩的豁口，与之相对应的接触轮可以远离摆轮或与摆轮外侧壁的轮齿啮合。顺调命令轮和逆调命令轮对称的分布于接触轮的两边，且皆与接触轮相啮合，顺调命令轮和逆调命令轮的轮轴顶部皆有螺纹，穿过夹板与螺母配合，使顺调命令轮和逆调命令轮能够弹性固定于摆夹板上，命令轮轮轴的顶端和螺母的顶端皆有一字型凹槽，安装后两凹槽重合于一条线，方便在调整走时时用螺丝刀等工具施加外力。阻转杆远离摆轮的一端有孔，接触轮和阻转杆有孔的一端位于摆夹板和托夹板之间，相对应的，托夹板和摆夹板有滑槽，接触轮的轮轴可以在滑槽内滑动，同时带动阻转杆移动。下面我对新型机构的微调单元的各个关键零件做一下具体介绍。

2.2.1摆夹板

摆夹板的主要作用是承载无卡度走时调整机构的整体并且与手表主夹板配合，摆夹板上安装有防震器，它与机械手表主夹板上的防震器相对应，并且可以使摆轮以摆轴为中心在游丝的收缩和放松中自由振动。摆夹板上还有可活动的游丝外桩，用于固定摆轮单元中游丝的外端。在摆夹板上设置有一对限位钉、限位槽、滑动孔、和一对命令轮孔。限位钉之间距离与阻转杆的宽度相等，防止阻转杆在接触轮轴的带动下发生摆动。托夹板的一端嵌于限位槽内并与固定于摆夹板，另一端与摆夹板相对应的位置同样有滑动孔。顺调命令轮和逆调命令轮的轮轴可以分别穿过命令轮孔并始终与位于滑动孔位置的接触轮相啮合。

2.2.2接触轮与阻转杆

接触轮由接触轮片和接触轮轴过盈的配合在一起形成一个整体。阻转杆与接触轮铰接于接触轮轴，当接触轮受外力在滑动孔内移动时，阻转杆在接触轮轴的带动下，随接触轮整体的移动。

2.2.3命令轮与螺母

命令轮由接命令片和命令轮轴紧密的配合在一起形成一个整体。命令轮轴的顶部有螺纹，螺纹部分高度等于螺母高度，其穿过摆夹板后与螺母内侧壁螺纹相配合，旋紧后将摆夹板夹在中间，且形成弹性固定。命令轮轴和螺母的顶端皆有一字型凹槽，凹槽的深度和宽度相同，互相旋紧后两凹槽重合形成一条一字型凹槽。

3 新型无卡度机械表走时调整机构的设计构思和组装

3.1新型无卡度机械表走时调整机构的设计构思

为了能够实现整体的、统一的调整摆轮转动惯量，达到省时省力的调整机械手表走时的目的从而想到了用齒轮作为调整的传动基本与原件，用成对的摆锤作为调整摆轮转动惯量的实现原件。齿轮传动可以承受较高的扭矩，而且传动效率高，传动比稳定，在操作过程中便于控制。而摆锤的边缘质量较大，可以根据不同的需要选用适当的材料，当需要调整时，可以减小调整的幅度。

3.2新型无卡度机械表走时调整机构的安装

游丝内装过盈的安装于摆轴顶端摆轴的轴尖下方，摆轴的楔形环上套有与有齿摆轮嵌装成一体的调整轮，这里要保证调整轮在受到转向力时可以与摆轴产生相对转动，托盘与摆轴过盈配合，同时固定摆轮在摆轴上的位置，一对摆锤上的齿条相对于摆轴对称的插入托盘上的凹槽内，同时齿条与调整轮相啮合，双圆盘过盈的套装在摆轴下端，与托盘的下表面相接触。摆轴的上、下轴尖分别插入摆夹板和手表机芯的主夹板相对应的孔中。这里要注意双圆盘的保险结构和主夹板上原有的擒纵叉结构配合好，要保证双圆盘的圆盘钉进入到擒纵叉的喇叭口里面，而擒纵叉的插头钉进入双圆盘的半圆形保险槽内。

摆夹板上的限位槽处安装有托夹板，托夹板的滑动孔和摆夹板的滑动孔相呼应，托夹板和摆夹板之间的空间安装有铰接于同一转轴上的接触轮和阻转杆，铰接轴的上端和下端分别插入摆夹板和托夹板的滑动孔中，同时托夹板可以限制接触轮和阻转杆，令其不会出现如阻转杆接近摆轮单元的部分下垂等问题，从而保证摆轮单元可以正常的工作。在摆夹板的下表面，阻转杆的两侧镶嵌有一对限位钉，限位钉可以防止阻转杆在任何情况下左右摆动。阻转杆远离接触轮的一端与四角游丝内桩的豁口相匹配，该阻转杆和与之铰接的接触轮能延滑动孔方向同时远离或接触摆轮单元，阻转杆可以远离或插入四角游丝内装的豁口，与之相对应的接触轮可以远离摆轮或与摆轮外侧壁的轮齿啮合。在摆夹板滑动孔的两侧的命令轮孔处，在摆夹板下表面分别安装有一个命令轮，两个命令轮均与接触轮相啮合，命令轮轴插入命令轮孔，并且在命令轮轴顶端的螺纹部分突出摆夹板上表面，命令螺母与命令轮轴旋紧，将摆夹板夹子在中间。

4 新型无卡度机械表走时调整机构工作原理及分析

摆轮游丝静止时应处于一个平衡位置，当对摆轮施加一个外力，使摆轮旋转起来时，摆轮就可以得到一个角加速度。那么由于游丝外端与摆夹板上的游丝外桩相固定，游丝内端与游丝内桩相固定，也就是说游丝外端不动，但游丝内端随摆轴一起摆动，所以游丝产生了形变。游丝因形变而产生力矩，阻止摆轮继续旋转，当游丝的弹性力矩大到一定程度时，摆轮停止旋转，此时摆轮产生恢复力矩，使摆轮反向旋转，直到摆轮到达平衡位置，游丝呈自然状态，而又因为游丝有较大动能，使其继续反方向旋转，游丝在摆轮的带动下产生了相反状态的形变，游丝的弹性力矩使摆轮旋转速度再次减小直至停止，又由游丝的弹性力矩使摆轮相初始方向旋转，直至摆轮运动到平衡位置。由此往复，摆轮在游丝的伸展和收缩中，进行振动运动。

当发现手表走时出现偏快或偏慢，而需要对摆轮的振动周期做出调整时，首先选用一把尺寸合适的螺丝刀，螺丝刀尺寸应与螺母上一字型缺口大小同等，以便同时旋转螺母和命令轮，这样在不改变螺母、命令轮与摆夹板配合状态的情况下对手表走时进行调整。

这种设计保留了无卡度机械手表中通过调整手表摆轮的转动惯量来控制机械手表走时速度的原理，通过对两个对称放置的摆锤之间的距离进行调节，进而控制摆轮的转动惯量和振动周期。这种设计的优点是：相对于原有的无卡度机械手表需要分别调整多个处于摆轮周边的砝码或者是螺钉，而且要保证它们改变的方向、距离和角度相同，新型的无卡度机械手表走时调整机构只需要用螺丝刀转动处于摆夹板上調整螺母的凹槽就可以整体而且对称地做出调整，简化了无卡度机械手表的调整步骤，省时省力。但同样的，再设计上它也有不成熟的地方，这种结构将原先摆轮上的光摆换成了带齿轮的摆轮，这样一来使得摆轮在振动工作的过程中空气阻力增大，需要更多的动力使摆轮保持正常的振动幅度。

参考文献：

[1] 许耀南，石文礼.自动手表结构原理与维修[M].北京：中国轻工业出版社，1990.

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[3] 林琳，腾冠章.钟表修理技术[M].广西：广西科学技术出版社，1991.

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【通联编辑：光文玲】