早期腕錶帶有擒縱機構的機芯並沒有所謂的寶石軸承,因此會讓金屬之間直接接觸產生大量摩擦,導致磨損。如今的心軸都放置有合成寶石軸承,這是直到二十世紀才開始使用的技術,這並不意味著早期手錶使用的古老機芯都沒有軸承,它們使用的是更昂貴且更難加工的天然寶石。事實上,製表業自1704年以來就已經開始用天然寶石軸承,如此高效率且相對精準的時計裝置已經存在了三個多世紀。
紅寶石軸承。
18世紀初
Nicolas Fatio de Duillier、Peter Debaufre 和 Jacob Debaufre 率先於1704年使用天然寶石軸承,並獲得了該概念的專利。寶石通常是指紅寶石、石榴石、藍寶石,甚至鑽石(寶璣的最愛),主要是用相當基本的工具手工製作的。這些寶石提供了堅硬且有彈性的接觸面,接觸面對於連接到齒輪和其他關鍵點的金屬心軸來說也很光滑且非常耐磨,大大減少摩擦,對潤滑劑的需求也跟著減少,讓機芯運行效率更高、更準確。同時保養方面也獲得改善,因為軸承磨損顯著減少,提高了它的使用壽命和可靠性。寶石軸承的其他優點例如溫度波動期間的穩定性和耐腐蝕性,儘管它們也很脆,但寶石軸承在腕錶機芯等小型應用中效果最好。
寶石替代品
Timex是最著名的使用替代材料製造機芯軸承的製錶商之一。為了降低成本和零售價格,該品牌在二十世紀中葉採用了Armalloy,這是一種在第二次世界大戰期間為導彈軸承(以及其它產品)開發的硬化合金。這些合金軸承被證明可以成為機芯零件的替代品,同時容易生產且更便宜且。 Timex在高效製造(為炸彈引信所做的戰時精密計時器時開發)、自動化和簡單設計的幫助下,製作出數百萬枚價格親民的裝有Armalloy的機芯。雖然 Armalloy 軸承耐磨且潤滑處理得很好,但它們對溫度變動更加敏感,而且耐用性仍不及寶石,這些都限制了它們在親民腕錶上的使用。這對Timex來說或許是完美的,但是對那些不想在合金軸承的設計、精準度和使用壽命方面妥協的傳統瑞士製錶商來說就不那麼理想了。
合金軸承 。
合成寶石
在腕錶中使用天然寶石的兩個世紀後,Auguste Verneuil 於1902年發明了用於腕錶機芯的合成藍寶石和紅寶石(剛玉)的製作工藝。然而,第一顆合成紅寶石是由Marc Antoine Gaudin於1837年製造的,但正是Verneuil的火焰熔煉工藝才得以實現商業規模的製表生錶。在此之前,天然寶石是透過打磨和拋光金剛石製作的,但是在雷射技術、超聲波銑削和化學蝕刻用於現代合成珠寶製作後,提高了生產能力並且降低成本。合成寶石不像天然寶石那樣被視為真正的寶石,儘管它們仍然比硬化合金貴,典型的合成寶石硬度通常比鑽石低一級。
不止軸承
合成寶石不僅僅作用機芯的軸承中,傳統擒縱機構中的擒縱叉在每個臂的末端都有一顆寶石,與擒縱輪嚙合,以減少與輪齒接觸時的摩擦和磨損。這對於擒縱機構的高效性能至關重要,但矽材質摩擦更少。最高效、最耐用的擒縱機構是由矽材質製成的(擒縱輪和擒縱叉),它們不需要擒縱叉上的寶石,因為矽材質本身就具有令人難以置信的耐磨性。這正是我們所有機芯使用的——K1 自動機芯、K2微型自動盤機芯和K-TOU陀飛輪機芯,我們最近新添加的矽游絲,更進一步提高了機芯效率和性能。
K1自動上鏈機芯擁有22寶石。擺輪上額外增加的帽狀寶石與彈簧機構。
全寶石機芯
只有讀時功能的機芯通常被認為是『全寶石』機芯,總共有 17 顆寶石——擒縱輪、二番車、三番車和四番車中的兩顆樞軸桿寶石,擒縱叉的兩顆樞軸桿寶石以及末端的兩顆擒縱叉寶石(接合擒縱輪),兩顆樞軸桿寶石和一個額外的擺輪寶石,以及兩個帽狀寶石。複雜功能的機芯則需要額外的寶石,但隨意增加寶石數量通常並不等同於機芯更好。寶石數量多,有時只是量產錶的營銷工具,但寶石數量少,通常意味著機芯設計經過簡化和優化。高端製錶師使用帽狀寶石來增加抗震性,通常與樞軸桿寶石堆疊在一起。這可以使全寶石機芯的寶石數從 17 顆增加到 21 顆(或者更多)。我們的K-TOU陀飛輪機芯有19顆寶石,而K1機芯和K2機芯有22顆寶石(均帶有額外的複雜功能)。
K2微型自動盤機芯擁有22顆寶石。頂部的矽機構(藍色的),不需要兩顆擒縱叉寶石。
Horage,寶石與矽
我們機芯中的寶石配置方式在 K1機芯、K2機芯和K-TOU機芯中反覆使用,在齒輪銷和支撐板之間存在壓力、並且可以計算出表面壓力。根據壓力和其它因素,決定是否此處需要寶石。我們為所有機芯採用最高效率的設計和最佳的寶石數量,瑞士官方天文台認證的精準度證明了我們的自製機芯工程的可靠性。
樞軸桿寶石、帽狀寶石與彈簧機構提決絕佳的抗震效果。
我們的矽擒縱機構非常高效,只需要策略性地上一點油。矽材質的耐磨性能非常好,以至於並不需要使用寶石,這可以將產品做的更輕、更高效。
Horage工程團隊自行研發的矽製擒縱輪與擒縱插。
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Erik Slaven