摆轮游丝

摆轮游丝系统（振动系统）——发展简史
自从可携带式钟表发明以来，以摆轮+游丝的振动系统模式就已经确定了下来。
机械钟表都是以摆轮游丝组件作为振动系统来产生标准时间信号的，本篇将描述整个摆轮游丝系统的发展简史。
（注：图片一部分为本人实物拍摄，一部分引自网络。夏尔·爱德华·纪尧姆部分摘自百度百科）
成熟的钟表应该从英国钟表开始讲起
自17世纪那场著名的“航海天文钟”比赛起，英国钟表曾经是世界上最好的。早期的英国表的摆轮游丝系统是一个金属的闭合光摆配合铁基做成的平游丝（发蓝），也就是荷兰科学家惠更斯发明的摆轮游丝钟的缩小版。通常，高级的英国表的摆轮是由贵金属制造（k金）以增加摆轮的惯量，可以达到走时准确的目的。就以现在留存的这些珍贵钟表看，每日的走时误差大约会在5分钟内。

后期的英国表也用到了双金属截断摆轮

双金属截断摆轮

这种摆轮也是由英国人发明的（具体谁的忘了）。摆轮的外圈是黄铜，内圈是钢，这两种金属由螺丝紧密的结合在一起。这摆轮边上多出的十几个螺丝，不仅固定金属用，而且还可以调整摆轮的位差。这样的设计巧妙的补偿了游丝由于温度变化而引起刚性的改变，而刚性的改变会带来不小的走时误差。当温度升高时，游丝变长，而摆轮由于铜的膨胀系数大于钢的，会往内收缩。反之，温度降低，游丝变短，摆轮会向外扩张。这种设计一直持续到因瓦合金的发明而结束。
这样精密的设计通常还多见于“航海天文钟”上，而天文钟配合的却是一种绕成圆柱状游丝，俗称“桶形游丝”。桶形游丝制作非常困难，但是这种游丝带来的好处也是显而易见的——可以大大减小由游丝舒张不同心所带来的位差。但这种游丝通常却不用于便携式钟表上，因为他的占用的体积太大，一位衣着得体的绅士，他放怀表的口袋却鼓囊囊的一大块，这实在是不优雅的。

到了18世纪，英国人已经不在钟表上占有绝对优势，另外一个突起大军——法国钟表也占有了一席地位。其中一位大家耳熟能详的大师级人物：宝玑先生。他解决了游丝不同心和桶型游丝体积过于庞大的问题：宝玑式上饶游丝。

（图为传统宝玑游丝的绕制图）
这种游丝的好处在于他解决了两个问题：游丝同心、体积又小。最原始的宝玑式游丝的上饶部分是有一条直线的（上图）
后来有了不同的变种，即取消了这条直线，不过功能还是齐全的。
至于宝玑先生为了彻底解决位差这一现象的存在而发明陀飞轮的故事，这里就不阐述了。
但是这里值得一提的是，并不是只有宝玑先生解决了困扰大家多年的游丝同心问题。卢瑟尔（LOSSIER） 游丝同样也有异曲同工之妙，虽然他的重点不在于解决同心问题，据现在仅有的资料讨论，这样的发明，主要解决的了宝玑游丝容易受震而挂桩的问题。

（在内圈很明显有一个和其他游丝内头附近不同的曲线）
1896年瑞士物理学家夏尔·爱德华·纪尧姆（C. E. Guillaume）发明了一种合金，这种合金在磁性温度即居里点附近热膨胀系数显著减少，出现所谓反常热膨胀现象（负反常），从而可以在室温附近很宽的温度范围内，获得很小的甚至接近零的膨胀系数，这种合金的组成是64%的Fe和36%的Ni，呈面心里方结构，其牌号为4J36，它的中文名字叫殷钢，英文名字叫因瓦合金（invar），意思是体积不变。这个卓越的合金对科学进步的贡献如此之大，致使其发现者（瑞士物理学家纪尧姆）为此获得1920年的诺贝尔物理学奖，在历史上他是第一位也是唯一的科学家因一项冶金学成果而获此殊荣。
这项发明很快便运用到钟表里面，双金属截断摆轮已经成为历史，因为由因瓦合金制造的游丝不需要摆轮来进行温度变化补偿了。

（这种摆轮还留有用于微调位差的螺丝但是摆轮本体已经使用因瓦合金）
人们渐渐发现，甩掉了摆轮上沉重的螺丝后，频率可以提高到前所未有的速度，光摆再次回到人们的眼前，而频率记录也在不断的刷新，从原始的1\2秒，1\4秒，在短时间内迅速提高到1\6,1\8,1\10甚至不可思议的1\100秒！钟表的准确度再一次被提高。
从古光摆到现代光摆，也是一个有趣的轮回。

但是现在带补偿的摆轮又悄悄的归来，由百达翡丽发明的砝码摆轮，一直被高级表所青睐。这种摆轮一般配合无卡度游丝使用，无卡度游丝的好处在于没有传统的游丝卡子，也就没有了游丝和卡子之间的间隙运动导致的误差，另外由意外碰撞导致卡子移位引起误差的现象也彻底地消除。而砝码摆通过砝码内外的不平衡来控制摆轮的惯量而达到调整节奏的目的。

（ap的超高频摆轮结构，用到了砝码摆，为了增强游丝的刚度和补偿平游丝的位差，使用了名副其实的双层游丝！）

（朗格的砝码摆轮。）
（以上文字偏颇之处不少，还是希望大家补充指正！~）

[此贴子已经被作者于2010-9-30 22:15:55编辑过]

QUOTE:

以下是引用xhandy在2010-9-30 22:20:00的发言：
 精彩！支持！虽然还不能全部看懂，但已经感觉很清晰了。

说清这些问题是很累的

不过有大家的支持还是值得的。

QUOTE:

以下是引用如影随形在2010-9-30 22:55:00的发言：

精彩！！！米贵的文章可以上杂志了！ 

杂志就免了，图片涉及版权问题

QUOTE:

以下是引用OHSEAL在2010-9-30 23:22:00的发言：

米版好文,感谢分享!

频率提高后,摆轮缩小了,为节省空间,广泛采用平面游丝.

现代手表,实用性是提升了,美观度往往不及古机.

 

讲到了摆轮,米贵可有时间写写陀飞轮?

这个轮描述起来更复杂啊。。。。、

下次准备将齿轮啥的

陀灰轮也可以写写，但是要搜集一些资料了。

QUOTE:

以下是引用富贵园在2010-10-1 11:37:00的发言：

我来学习米版兄的好文章

 

当年，没有校表仪器时，如何精确调校时间是考验钟表师傅“真”功夫的，想过擒纵这关，不是一般人能做到的。

又有启发

可以写一篇擒纵的，不过擒纵这个范围实在太大

可先发个讨论帖大家献计，随后总结

是的，就是没有调节游丝长短的那个卡子

QUOTE:

以下是引用leohq在2010-10-2 11:28:00的发言：
木完全看懂，但是有点感觉了，想问下lossier游丝摆轮上的横丝对游丝运动会有影响吗？

有正面的影响，上饶的那段还是宝玑游丝的变种

lossier游丝是里面的那段类似阿基米德曲线的曲线

hyyzmy 发表于 2011-4-23 19:08
好文章，学习学习再学习！
另外请教一下，宝玑式的游丝和常说的上绕式游丝是不是一种？？还有这类游丝的种 ...

常见的2种
宝玑式的就是有直角的那种
圆弧形的不称宝玑式，上饶式
两者功能一样的，同心性都很好，硬是要说，只能说上饶式的比宝玑式的调整范围大些，因为宝玑式的在直角部分是不能设置游丝卡子的。

wjzg0326 发表于 2011-6-2 10:27
向那些默默为传播钟表知识的各位朋友们致敬，是你们的奉献才能让我们获得更多的知识！

兄也可以发表以下自己看法，或者有什么观点都可以发上来大家讨论
这里欢迎不同的声音哦～

看看 发表于 2011-7-3 12:05
版主是下了一番苦心收集资料在写文章。
但通过这篇文章，看得出，版主不是专业的钟表行业人员，是圈外人哦 ...

感谢兄的评论，我丝毫不会介意的，本就是互相讨论没有高低之分。
说说我的看法
赞同1
不赞同2，古表游丝是铁基金属做的，冷轧成非常细的游丝，能轻松的发蓝就能证明。铁的膨胀率是比较大的，而游丝的丝毫变化就能带来不小的误差，这就是为什么会有游丝微调器的存在（比如鹅颈、蜗牛微调等等），为了补偿这点，几乎所有稍微上点档次的钟表都会使用双金属截断摆轮，直到因瓦合金的发明（俗称殷钢）
而早期的摆轮或者贵金属，或者黄铜，由于温度变化而引起直径变化带来的惯量变化倒是可以忽略不计了，如果兄有空可以试试看把螺丝摆轮上的螺丝调整一下，带来的走时变化是很小的，甚至卸掉一对，只要稍微调整一下游丝的长度就可以轻松调到正常走时。

看看 发表于 2011-7-3 18:54
如果在相同的温差变化时，普通摆轮的的惯量变化引起的走时变化远远大于蓝钢游丝长度变化引起的走时变化。有 ...

那我就搞不懂了
如何补偿蓝游丝由于温度变化而带来的误差呢？你也说了蓝钢游丝膨胀系数大了。游丝的长短变化是很影响走时的。

看看 发表于 2011-7-3 20:31
所以用鈷合金游丝取代了蓝钢游丝哦。
由于摆轮和游丝材质的不同，膨胀系数也不同，所以在不同的温差下，几 ...

感谢兄带来的观点，我也会继续深入研究

看看 发表于 2011-7-4 08:41
看了版主的空间，版主蛮喜欢动手研究的，不知有何作品哦。看看。

我就瞎搞搞的。真的维修大师还是论坛里的啊表版主和阿里大师

看看 发表于 2011-7-9 18:26
版主谦虚了，真的希望看到版主的手艺哦！

不是谦虚哦^_^论坛高人真是大把~
我不会修表，充其量是非专业洗油的水平可能还会把表搞坏
鉴定也不在行
玩表也不专，兄关注我的话会发现我各种各样有趣的爱好
上论坛或买表源于一个出发点----喜欢
我的本职工作也不是关于钟表的，如果兄是钟表或相关专业出身，那就非常欢迎来本论坛发表专业性的文章或观点。如果不是，也欢迎兄来这里灌灌水、交流收藏经验。
至于我这样一个＂不学无术＂的水民能当上非水区版主，是总版们的抬爱，也是大家对我的宽容，我一直很感谢大家，所以我都是毫无保留的发表我的观点和所谓的经验，当然错误是肯定不少的，也欢迎大家无情的指出，让我进步。