擒縱器

擒縱器，鐘錶機械的擒縱機制最早是由唐代（618年-907年）比丘僧暨朝廷天文學家、數學家、工程師──一行（683年-727年）開發，以供其一如張衡（78年-139年）所發明的水力推動渾象儀運轉，並且這種機構也可於後來張思訓（活躍於10世紀晚期）與蘇頌（1020年-1101年）所作渾儀/儀象台上找到。一行的擒縱機構讓每隔一刻擊鼓，每隔一時辰撞鐘，其本身就是撞鐘的一種。不像現代擒縱機構採用懸吊震盪擺臂以停留/釋放這機構里小型旋轉齒輪上的鉤子，中國古代早期的擒縱機構利用重力與水力來達成目的。

基本介紹

• 中文名：擒縱器
• 外文名：Escapement
• 製造時間：唐代（618年-907年）
• 製造人：張衡（78年-139年）
• 套用：鐘錶

歷史典故

在蘇頌的儀象台中，初始時樞輪（它在機構的里扮演的腳色一如齒輪）被左、右天鎖抵住輪輻，整個樞輪無法轉動；由平水壺經導管流出的水注入樞輪上的受水壺中；受水壺中無水時，受水壺被托在壺底的格叉架住，所以能接受注水；當注入壺中的水到一定重量，格叉就托不住受水壺，開始下降；格叉下降，受水壺也隨之下降，裝在壺側的鐵撥牙就向下擊開關舌；關舌拉動聯在其上的天條，天條再拉下天衡（槓桿）的天權端；天衡天關端隨之抬起，帶動天關，打開左天鎖；左天鎖打開，則樞輪被允許在受水壺中水的重力作用下轉過一輻；接著，因壺側的鐵撥牙已滑過關舌，天條鬆弛，天衡在左天鎖、天關及天衡左側桿的重力作用下，左端下落，抵住樞輪上的下一個輻板，使樞輪不能繼續轉動；同時，天衡右端抬起，並經天條拉起關舌，等候下一次撥擊。右天鎖的作用是防止樞輪因突然被左天鎖抵住而產生的反彈。受水壺在撥過關舌後，其中的水便落入下方的退水壺中。

應當指出的是，古人發明之流體驅動、間些性工作擒縱機制與後來西方中世紀晚期機械鐘里的真正擒縱機構“僅在名稱上達到共識”；而該中世紀擒縱機構利用砝碼取代水力以產生源源不斷但平穩的節拍。

分類

擒縱機構是機械鐘錶中介於“傳動機構”(一輪到四輪)和“調速機構”(擺輪遊絲)之間的一種機械結構。擒縱從字面上很容易理解：一擒、一縱，一收、一放，就是這一收一放的 “擒縱機構”卻是機械鐘錶的靈魂，究其原因體現為它在機械鐘錶中具有兩個至關重要的作用：第一，擒縱機構將原動系統提供的能量定期地傳遞給擺輪遊絲系統來維持該系統不衰減地振動；第二，擒縱機構把擺輪遊絲系統的振動次數傳遞給指示裝置來達到計量時間的目的。因此，擒縱機構的好與壞將直接影響機械手錶的走時精度。

槓桿式擒縱機構

槓桿式擒縱機構主要由擒縱輪、擒縱叉和雙圓盤三部分組成，它的特點是利用擒縱輪齒與擒縱叉上的叉瓦在釋放與傳沖的過程中將原動系統輸出的能量傳遞給擒縱叉，同時擒縱叉口又會與圓盤釘相互作用，擒縱叉通過圓盤釘將來自擒縱輪輸入的能量傳遞給擺輪遊絲系統。通過這一系列的槓桿原理，擺輪遊絲系統源源不斷的得到原動系統輸出的能量以維持該系統不衰減地振動，從而完成機心指示裝置準確走時的使命。

“直馬”擒縱叉

槓桿式擒縱機構被形象的稱為“馬式擒縱機構”。所謂“馬”指的是擒縱叉(馬仔)，也意味著這種擒縱機構的擒縱叉像匹駿馬在飛奔。我們所經常見到的擒縱叉屬於“直馬式”，其各位置特徵是：

A位置是與基板相對應的寶石軸承相配合的叉軸軸尖；B位置是與控制夾板相對應的寶石軸承相配合的叉軸軸尖；C位置是擒縱叉，它的形狀是被特別設計的，好似一個反寫的“T”字，上面的位置被稱作叉頭用來鑲嵌叉頭釘G，而F是個方槽，此位置是用來與圓盤釘碰撞得到驅動力而特別設定的；D位置是近瓦，它的作用就是負責鎖定與釋放擒縱輪齒，同時也是與擒縱輪齒碰撞將能量傳遞給擒縱機構來完成整個機構的半個周期動作；E位置是出瓦，它的作用基本上與出瓦是一樣的，只是此時擒縱輪齒碰撞將能量傳遞給擒縱機構來完成整個機構的另一個半個周期動作。

海鷗疊層式轉角擒縱器

海鷗已經獲得國家發明專利技術授權的 “疊層式轉角擒縱機構” （參考專利號CN100587627C），利用了現有的槓桿式擒縱機構的成熟設計與製造工藝，使技術研發周期縮短，並且取得了理想的效果。其中的創新重點“疊層K型擒縱叉” 是此項技術的核心。它的設計思路是將槓桿式擒縱機構內的“直馬”分解為上層的擒縱叉體與下層的叉瓦體-上層擒縱叉體鑲有與圓盤釘配合的叉頭釘，下層叉瓦體鑲有與擒縱輪配合的進瓦和出瓦，兩者通過雙重準確定位控制轉角角度，採用叉墊片控制軸向的尺寸。此設計的理念是通過拆分“直馬”擒縱叉以疊加錯層的方法，滿足了可以用於經典陀飛輪結構布局的需要，特別關鍵的是原有槓桿式擒縱機構的功能要求保持不變。此外，從工藝加工方面來說，此設計可以實現量產的需要。

技術特徵

1、圓盤釘被固定在雙圓盤上，與擺軸12及擺輪、遊絲組成擺輪遊絲系統；

2、圓盤釘與上層擒縱叉體的叉口相配合；

3、擒縱輪與下層叉瓦體的進瓦與出瓦相配合；
4、兩個限位釘一左一右被固定在基板上，與下層叉瓦體的頭部兩個側壁相配合。

工作原理

如下圖所示：

第一步，擒縱輪7的一個齒壓在進瓦5的鎖面上。在牽引力的作用下，叉瓦體3b靠在限位釘8a上，此時雙層K型擒縱叉靜止不動。雙圓盤1及圓盤釘2隨擺輪一起，以逆時針方向向平衡位置運動。
第二步，圓盤釘2與擒縱叉體3a的叉槽右壁發生碰撞，擒縱叉體3a獲得了動能。然後，圓盤釘2沿叉槽右壁開始做相對滑動動作。擒縱輪7的齒尖與進瓦5的鎖面也開始做相對滑動動作。進瓦5逐漸升起，直到前棱與擒縱輪7齒尖接觸為止。此過程被稱作釋放階段，也就是說擒縱輪從原先被擒縱叉鎖定的狀態下釋放出來。
第三步，擒縱輪7的齒尖沿進瓦5的沖面滑動，此動作是從擒縱輪7的齒尖與進瓦5的前棱接觸開始，到擒縱輪7的齒尖與進瓦5的後棱接觸為止。此過程被稱作瓦傳沖階段，也就是說擒縱輪的齒尖通過與進瓦沖面的滑動配合。
第四步，進瓦5的後棱沿擒縱輪7的齒沖面相對滑動，此動作是從擒縱輪7的齒尖與進瓦5的後棱接觸開始，到擒縱輪7的齒尾與進瓦5的後棱接觸為止。此過程被稱作齒傳沖階段，也就是說進瓦的後棱通過與擒縱輪7的齒沖面的滑動配合。
第五步，擒縱輪7齒尾與進瓦5後棱接觸，完整的傳沖階段結束，此過程是通過擒縱叉體3a的叉槽左壁推動圓盤釘2完成的。此時，擺輪獲得了能量逆時針向右振幅位置自由運動。
第六步，擒縱輪7的齒與叉瓦體3b的進瓦5脫離，繼續轉動直到它的另一個齒的齒尖碰到出瓦6的鎖面上，同時叉瓦體3b轉動直到碰到限位釘8b為止，至此第一個半周期結束，第二個半周期準備開始。

套用於手錶

擒縱機構是一個拉於輪列和振盪器（調速機構）之間的機構。其功能是每當振盪器通過死點時，將少量的能源分配給振盪器。"死點"的定義即振盪器停止時占用的休止位置。啟動時，振盪器從死點起擺，每次擺動，必須脫開擒縱輪的一個齒，使輪系和指針以極小的跳動旋轉並使振盪器有很均勻的隨動頻率。

在擒縱機構釋放輪列的極短瞬間，擒縱機構停止，而振盪器只在發條能量耗盡時停止。也即在這短瞬間，輪列將微量的能源分配給振盪器。從秒針上能目視這顫動。至今為止，已有十多種種類的擒縱機構開發於世。

當今，實際上所有機械手錶都配備相同型式的擒縱機構，稱之為"瑞士叉式擒縱機構"。其特點是由貌似船鉚的一隻裝於擒縱輪和擺輪之間的中間零件。兩塊鑽片交替地止停住擒縱輪齒並使其停止。每當振盪器通過死點時，不管在哪個方向，它將圓盤鑽瓦嵌入到擒縱叉的叉頭中。由此，釋放擒縱輪的一個齒，並向前跳過，同時，藉此機會分配微量的能量給振盪器。

除了擒縱機構通過叉頭中間與振盪器接觸的短暫瞬間，振盪器是絕對釋入並不受其維護機構影響的。這是一個使手錶能獲得準確校調基本條件。在鐘錶界，享有該種優勢的稀罕型式的擒縱機構稱為釋放擒縱機構。叉式擒縱機構即釋放式擒縱機構。第一代釋放式擒縱機構手錶還只是在十八世紀末才問世於眾。