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落户名表通三周年庆典作品——后石英时代机械擒纵发展简史

发布者: nomorewatch | 发布时间: 2014-12-27 13:41| 查看数: 48913| 评论数: 120|帖子模式

本帖最后由 nomorewatch 于 2015-5-17 14:46 编辑

免责声明：第一，本帖只讲历史（略带技术内容），不深入讨论技术，如果在技术方面有疑问，请移步到维修自制板块向各位心灵手巧的老师讨教，在本贴一切因技术引起的争议有请各位版主帮助调停，在下先谢过了；第二，笔者并非学人，纯是荷筱织履，引车卖浆者流，仅以此篝灯自乐，并冀讨教达者而已，本作品只是基于前人的作品进行翻译，借鉴和整合，并非真正意义上的100%原创作品，如果有纰漏，谬误，敬请友善指出，请不要对笔者或者借鉴对象进行包括人身攻击在内的各种恶劣行为，谢谢合作！

前言：在机械表还是纯粹的工具的时代，没有多少爱好者或者消费者会去关注一块表的内部是什么构造，关心的大多是表好看不好看，走时是否精准，佩戴是否舒适等等；在机械表经历了石英革命的清洗，西元1980-1990年代的产业重新定位之后，擒纵作为一个不起眼却又担任机械表动力收放闸门这一重要角色的存在，开始在2000年代开始越发瞩目了，引发这一关注的始作俑者有两个，一个是成功复兴瑞士表业的瑞表贸易集团（Swatch Group），另一个始作俑者将会在本文的正文中提及。

首先，一起把历史的镜头拉回到上世纪：始于1969年，盛于1970年代的石英风暴，彻底摧毁了机械表作为实用的计时工具存在的意义；然而，在已经退化成了大西洋岛国的英伦三岛，有一位高端制表师，说出了这样的话：“在1960年代后期，电子钟表技术（包括音叉表和电摆表）大行其道的年代，钟表生产商都说电子表石英表这些玩意就是钟表业的未来；对于机械表的未来，他们一致认为，在本世纪结束前，机械表就会完全成为历史，我不相信这种论调...”

这位制表师（也是前言提及的另一个擒纵关注热的始作俑者），就是以钟表修复，精美高端的定制作品，以及其基于前人实验性技术作品的基础上改良出来的双轮擒纵和另辟蹊径的同轴擒纵而名声大噪的大师乔治丹尼斯（George Daniels，1926-2011）。

第一部分：丹尼斯自制擒纵的起源

说到丹尼斯发展自制擒纵，不得不说起一个慷慨的资助人——来自美国的大鳄家族成员，钟表收藏家Seth Atwood（1917-2010），丹尼斯的著作（包括和丹尼斯有关的很多著作）有很多重要的第一手历史资料都是从他的博物馆中获取的；他于西元1974年委托丹尼斯为他的博物馆打造一款“前所未有”的表款，这一委托对于多年来一直在通过研究和实验来寻找和提高机械表计时性能和在技术上击败或者接近石英表的可能性（彼时，石英表的精度从月差15秒至月差5秒不等，更有甚者已经可以达到月差一秒的精度）的丹尼斯而言是个非常合适的任务；而这一思路的第一个成果就是丹尼斯的独立双轮擒纵（Daniels' Independent Double Wheel Escapement，下图）：

这款擒纵于1974年正式获得专利，于是，丹尼斯当即决定把刚刚获得专利的这款擒纵用在Atwood的定制表上（Clerizo，P126）

Seth Atwood本人照：

对丹尼斯而言，擒纵这玩意既是英雄又是罪犯一般的存在；已被广泛应用超过一百年（这里的“广泛应用”指工业化生产加工）的马式擒纵是一款既可靠又优秀的擒纵，因为这款擒纵允许摆轮做双向脉冲；而一向被应用在船钟等精密仪器上的“天文台”擒纵则只允许摆轮及自身做单向脉冲，但是在精度保持方面表现非常出色，而且基本无需润滑油（意味着能耗非常低而且摩擦系数低）。（Clerizo，P126）

丹尼斯当时面临的挑战就是设计和制造一款结合马式擒纵双向脉冲和“天文台”擒纵不依赖润滑油的优点的新型擒纵，而在1974年问世并获得专利的这款双轮擒纵就是丹尼斯对这一挑战的第一个解决方案，就连Atwood也如此赞美丹尼斯的双轮擒纵：“这款擒纵真是妙极了，没有任何一款擒纵与之相似。”丹尼斯的回答则是：“确实如此，没有任何一款擒纵与之相似是因为这是前所未有的存在，所以不存在与之相类的东西。”（Clerizo，P126-127）

一款真正珍贵而独特的高端定制表不仅要在所有方面都鹤立鸡群，难以被复制且前所未见，更必须具备一块好表的所有特质：耐用，朴实，不过时，便于使用且维护方便（最起码存在通过传统技术制备需要替换零件的可能性；当然，最好就是结构本身也不复杂。）

维修保养这一环节非常重要，一款完全用作坊时代的技术和工艺（即通过人手操作十九世纪的简陋车床和其他同时代设备来制备零件，然后通过人手操作含量极高的方式精加工所有零件再全人手组装和调校所有核心部件）制作出来的表款非常昂贵，而且买家不希望这种表需要定期保养，除非维修保养的间隔非常长，这就是丹尼斯研发低摩擦免润滑擒纵的历史背景。（Daniels，P90）

此外，丹尼斯版本的双轮擒纵的出发点是为了设计一款能够在正常使用的前提下做到15-20年不维修不保养不调校也可以维持出厂精度的怀表用机心；而且，这款双轮擒纵是基于丹尼斯对宝玑以前放弃了的双轮擒纵的理解基础上重新构建和设计的擒纵；宝玑的双轮擒纵是把两个擒纵轮用一套同步轮系连接起来，而丹尼斯版本的双轮擒纵则把两个擒纵轮分开，采用两套完全分开的传动轮系和发条盒驱动这两个擒纵轮，相当于两套动力源驱动的两套轮系采用同一个调速器协调，避免了宝玑版本的两个擒纵轮相互干扰导致能耗增加和故障率升高的问题。

宝玑版本的双轮擒纵：

宝玑版本的双轮擒纵实物图：

Atwood定制表机心图：

Atwood收到带有丹尼斯双轮擒纵的定制表后非常满意，可谓喜出望外，在他的博物馆中找了个非常尊荣的位置存放此表；这款作品的设计被Atwood的使用经历（他每天都给该表上条和测试走时精度）证实是非常成功的，即便在购置此表二十几年后，此表仍然无需保养润滑和调校精度却依然表现出色（日差一秒之内，基本达到了普品级别石英表的精准度）。（Daniels，P90-95）

低摩擦擒纵的第二阶段：

丹尼斯原本想要设计出只需一个擒纵轮的低摩擦擒纵，但在设计图和预设计算阶段却无法产出理想的效果。然而，叠置式的双轮设计的预设效果却很不错，而且节省空间，这一设计就是后来大名鼎鼎的“同轴擒纵”：

同轴擒纵原版（西元1979年怀表版本）：

怀表版本同轴擒纵实物图：

在这款设计诞生的同时，丹尼斯就已经在酝酿一款搭载同轴擒纵的怀表作品；彼时，丹尼斯只想把此款擒纵应用在怀表上，因为他认为在怀表上实现这一设计可以避免在手表的有限空间内绞尽脑汁导致的窘困和恐惧，而且他在当时（1970年代）还没有成功制作出手表作品的经验，也没有作出过踏足手表作品领域的必要准备（零件容差率是关键）。

1979年，第一款装备同轴擒纵的怀表终于面世，精度为每天误差一秒，日内误差变化在0.2秒以内；自问世之日起两年半（36个月）的时间里，一直被丹尼斯本人作为日常表使用，每天为其上条及测量精度，结果显示此表却是表现出色，而且是丹尼斯已知的当时任何一款具备出厂性能的已润滑马式擒纵表款都不能与之匹敌（笔者：不知是否包括同等尺寸的怀表作品？）（Daniels，P103-115）

第一款带有同轴擒纵的表款：

同轴擒纵的工业化进程：

1970年代末期，在完成了两项新型擒纵的创制和获得了一定程度的成功后，丹尼斯决定开始向他的瑞士同行，当时世界上唯一有能力把任何像样的微观钟表技术发明工业化的产业巨头们兜售他的擒纵设计，主要原因有两个：1.他想要避免一个历史上绝大多数高端定制制表师都会面临的命运：自己的发明和杰作被历史尘封，仅仅在历史教科书上稍稍被提及，然后渺无下文（他最推崇和敬仰的两位美国独立制表师，查尔斯·法苏/Charles Fasoldt和艾伯·波特/Albert Potter都遭遇了这一命运）；2.尽管光靠一款擒纵已经无法力挽狂澜，但他还是想碰碰运气，试试看还有没有对机械钟表的未来心存一丝希望且希望力图技术革新的厂家接受的他的这一发明。

丹尼斯当时的瑞士之旅接洽过的品牌主要就那么几个：浪琴，百达翡丽，劳力士还有ETA当时的前身，正如丹尼斯担忧的那样，瑞士之旅是一次碰壁之旅，当时的瑞士表业对任何来自外国的同行都保持着不信任的态度，包括对他们的发明也是如此；更重要的是，当时的某家为绝大多数瑞士厂家提供擒纵部件的厂家对丹尼斯的作品有如此看法：零件制作过程中的容差率是大问题，因为原作是为怀表机心服务的，放到腕表机心上会太捉襟见肘，而且他们这家厂商本来就是为手表制造擒纵部件的，没有制作怀表擒纵部件的技术储备（更何况是新设计），在量产新的怀表部件过程中出现的问题在腕表上既有可能会放大——他们的专注更多是关于实际生产加工中可能遇到的技术难点，而非擒纵的物理原理本身。

1979-1990年代期间，丹尼斯本人又对同轴擒纵的微型化在不同品牌的产品上进行了试验：

装备腕表版本同轴擒纵的欧米茄星期日历计时表：

装备腕表版本同轴擒纵的超霸系列欧米茄自动计时表（拉马尼亚5100机心）

1980年，一款31X系列的百达翡丽自动机心成为了丹尼斯腕表版本同轴擒纵的实验体：

1983年，真力时的天下第一自动计时机心成为了腕表版本同轴擒纵的实验体：

1985年，Urban Jurgensen出品，基础为真力时天下第一自动计时机心的表款成为了腕表版本同轴擒纵的实验体：

1989年，装备3035机心的劳力士蚝式16220成了名副其实的白老鼠（连表盘都是白的）：

到了1996年，一块装备ETA2892A2机心，连署名都没有的的汉密顿手表成了史上第一款ETA基础的同轴实验体（所谓的欧米茄千禧款，丹尼斯千禧款就是这款的基础上搞出来的）：

值得一提的是，自1979年起，丹尼斯每年都会到巴塞尔表展作为寻求合作机会的旅程，然而屡次碰壁让他决定不再参加1994年以后的巴塞尔展会，然而，两件事情令他寻求合作机会的计划出现了转机：1.一位曾经在1980年代中期游览过丹尼斯工作室的青年（他当时已经在为ETA效力了）深深被同轴擒纵的原理吸引，他把这一设计介绍给他的上级后，他的上级们也觉得引进这样一个设计是有巨大的潜在经济利益作为回报的，于是他隶属的公司为此开了几次会议，最后一致认同应该通过购买这一技术和它独家生产权来为自己的产品添砖加瓦的同时添加一份独有的技术噱头以增进销售（是否真的大幅提升已经不是考虑的重点，而是这个技术特征是否能够增进销售）；2. 独立制表人协会（彼时叫独立艺术家展会组织）的创始人之一，Svend Anderson邀请了丹尼斯本人来参展，且安排了一个非常特别的位置让他可以一览无遗地展示他的作品，当然包括他的著作和钟表作品还有手稿，这次参展机会不仅是单纯的自我展示那么简单，还是一颗在和ETA的谈判过程中足以发挥重大作用的筹码。（Daniels，P115-131）

丹尼斯和ETA的谈判过程花了整整一年的时间，因为双方的律师不理解他们的利益和核心价值，导致不少不必要的折腾，最后双方终于同意开工，便有了上图中的ETA白老鼠作品。（Daniels，P115-131）

在1999年，为了迎接千年一遇的千禧年，也为了日后的市场造势，丹尼斯和欧米茄合作，发表了在1120自动机心基础上改进出来的同轴机心，也是2500系列A型的雏形：
丹尼斯的版本都是非限量版本

欧米茄黄金版本限量999只，丹尼斯获赠编号00/999的那款：

美丽的表底雕刻和包装：

千禧版本机心：

精美的丹尼斯版本包装：

曾经拥有或者直到现在还持有2500版本同轴表款的朋友们都知道，2500系列机心几乎是个灾难性的存在，原因众说纷纭，有的比较专业的表友总结了几个原因，譬如：1. 腕表版本设计的齿形问题；2. 材料问题；3. 原本不该加的润滑，厂家给加上了，导致日后运行磨损一大就会导致停滞。这些都是合理的解释，笔者还发现一个可能大家都忽略了的问题，那就是摆频和震频，无论是丹尼斯还是他的弟子罗渣史密夫（Roger Smith）的采用同轴擒纵的作品，调速系统（摆轮及擒纵）的频率总是在每小时21600摆或者更低的每小时18000摆，这都是非常典型的老式怀表或者老式手表的运作频率，加上他们在擒纵部件上用的材料不是常见的钢材，而是一种名叫“Elinvar Extra”（超级伊林娃合金）的特种钢材合金，参数如下：

铁 47.17% - 47.31%
镍 42.94% - 43.07%
铬 4.95% - 4.99%
硅 0.48% - 0.53%
碳 0.041 - 0.046%
锰 0.61% - 0.63%
钛 2.66% - 2.84%
铝 0.40% - 0.48%
钴 0.28% - 0.30%

其他属性
回火 - 50% ,min. 冷处理
延展度 - 135,000 psi min
屈服点强度 0.2% set - 130,000
形变 in 2" - 6%
硬度 - Rc 28 min

结合上述各位专业表友的研究结果，应该就可以搞清楚为什么2500A-C系列机心故障率居高不下的缘故，此外，这对师徒的同轴作品没有一件的动力储备是高于36-40小时的，换言之，该擒纵的原型版本对动力的质量要求也非常高，也许就解释了早期的量产版本同轴机心会哀鸿遍野的原因。

2006年，丹尼斯的弟子罗渣史密夫终于在师父的基础上，发展出第一款真正为同轴擒纵而设计的腕表版本机心，2号系列：

遗憾的是，鱼和熊掌不可兼得，如此精美的机心基本不存在被大规模量产的可能，所以ETA经过5年的研发后，终于在2007年发表了八千系列自动基础机心：

很明显，新款机心为了能使同轴擒纵的运行性能提升，无论在结构，材料还是工艺方面都做了很大的调整和提高，2011年，计时版本的同轴基础心9X系列面市，并进一步改进了擒纵的齿形：

丹尼斯传人也在自家同轴擒纵的基础上做了同样的修改：

自此，同轴擒纵的发展基本定型，丹尼斯自制擒纵的历史到此告一段落。

第二部分：双轮擒纵的接续与发展

读者们经过前边的阅读，都应该知道最早应用双轮擒纵的制表大师就是宝玑，然而，这种擒纵对动力源，材料和加工技术都极其苛刻，所以最后被搁置，直到上世纪中后期才被重新发掘，这一章节将会探讨继承宝玑和丹尼斯双轮擒纵设计的各类后续版本的发展史。

在大批量版本的同轴表款面世后两年，雅典旗下的欧克林于西元2001年正式把在双轮擒纵的基础上改良而来的擒纵命名为“双向擒纵”，放在了自家的旗舰——奇想：

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。（已故的总裁罗夫施耐德曾经说过，铝这种材料在金属材料中算是比较理想的，但是强度严重不足，很快就卷齿损坏了。Chronos，2006年第三期，巴塞尔展专刊）

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。（曹维峰，2014）

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”。（曹维峰，2014）

2007年，雅典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“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。（曹维峰，2014）

可惜的是，这款双向擒纵的量产之路非常坎坷，品牌在2006年发表了限量1000只，装备唯一一款装备双向擒纵的160机心的160周年庆表款后，再也没有装备双向擒纵的量产型基础表款问世：

2008-2010年间，芬兰独立制表师卡里维特莱能（简称KV）发表了自宝玑和丹尼斯之后，第一款采用传统材料的双轮擒纵机心：

2011-2012年间，FPJ发表了开厂以来第一款装备非马式擒纵机心的表款，无独有偶，也是双轮擒纵，而且目前唯一严格复刻宝玑版本的双轮擒纵：

2008年，位于美国加州的新兴品牌Loatman & Thompson首件作品Double Chronometer。创始人之一兼制表师Paul Loatman是加州一位刚从钟表学校毕业不久的年轻人，也设计了一款基于宝玑和丹尼斯设计思路的双轮擒纵（截至2014年末，此表款还处于样品制作阶段）：

2011年，历经5年研发和实验后，GP发表了双轮恒定动力擒纵，亮点在同时结合恒力弹簧和双轮擒纵：

后石英时代双轮擒纵的简史到此告一段落

第三部分：单向传动脉冲式擒纵

最典型的单向传动脉冲式擒纵，莫过于所谓的“天文台擒纵”：

这类擒纵的共性是：能量消耗低，运行精度高，然而抗干扰能力差，而且对运作环境要求非常严苛，所以一般只能部署在航海天文钟上。

18世纪，英国制表师罗柏·罗宾（Rober Eobin）在原有的天文台擒纵基础上，研发了一款结合早期杠杆擒纵和天文台擒纵的单向脉冲擒纵：

理论上，这款擒纵结合了天文台擒纵低能耗高精度的优点，兼有杠杆擒纵抗干扰和耐操的优点；不幸的是，这款擒纵对材料精加工的要求非常高，远超当时的技术水平，导致这款擒纵的表现非常差：秒针由于擒纵表现的不稳定摇摆不定，或者忽跳忽停。

两百多年后的2006年，AP通过材料加工技术和结构设计方面的进步彻底解决了原款擒纵的问题，并且应用在小批量生产的高档次表款上：