教你识遍20种经典钟表擒纵机构

　　擒纵机构的起源现已很难考据。13世纪的法国艺术家Villard de Honnecourt就已发明出擒纵机构的雏形，这个仪器看上去是一个计时装置，但走时不精确。随后的几百多年，迎来了机械钟表的“黄金时代”，大约有300多种擒纵机构被发明出来，但只有10多种经受住了时间的考验。

　　机轴擒纵机构Verge escapement

机轴擒纵机构模型

　　机轴擒纵机构是最早已知的机械擒纵机构，又被称为冠状轮擒纵机构（crown wheel escapement）。很遗憾，究竟是谁发明的机轴擒纵机构，它的第一次“亮相”又是何时，都已不可考证，但它似乎与机械钟表的开端有着密不可分的关系。从14世纪以来，机轴擒纵机构被应用于钟表中约达400年之久。18世纪瑞士天文台表制造师Ferdinand Berthoud曾在其书《时间测量史（History of the Measurement of Time）》中这样评价机轴擒纵机构：尽管发明了无数种擒纵机构，但要说用于日常普通的手表中，还是机轴擒纵机构最好。

　　机轴擒纵机构中的擒纵轮形似西方王冠，故称冠状轮（有些机轴擒纵机构的冠状轮是水平的，而有些则是垂直的），冠状轮的锯齿形轮齿向轴突出，前面是一根竖直的机轴，机轴上有两片呈一定角度的擒纵叉，运行时，冠状轮上的一个轮齿能与一片擒纵叉相咬合。

　　16世纪末期，意大利物理学家伽利略注意到教堂里悬挂的那些长明灯被风吹后，有规律地摆动，他按着自己脉搏的跳动来计时，发现它们往复运动的时间总是相等，由此发现了摆的等时性。1657年，荷兰物理学家惠更斯根据伽利略的发现将钟摆引入了时钟，制作出了摆钟。

　　鼀摆与机轴呈垂直方向。冠状轮旋转时，轮齿推动其中一片擒纵叉，转动起机轴以及与其相连的摆杆，并推动第二片擒纵叉进入齿道中，直到轮齿推动第一片擒纵叉，如此往复。加入了钟摆之后，钟摆有规律的摆动使得机轴擒纵机构中的擒纵轮是以恒定的速率向前移动。机轴擒纵机构的优点是就是不需要加油，也不需要很精细的制作工艺；而缺点就是，每一次齿轮与擒纵叉咬合时，摆杆形成反作用力，推动冠状轮向后一小段距离（回退）。

　　 冠状轮上的轮齿数必须为奇数，通常两片擒纵叉之间的夹角为90°-105°，从而使钟摆的摆角为80°-100°。为了减少钟摆的摆动，增加等时性，法国人将擒纵叉之间的角度加大到115°。这样钟摆的摆角为50°左右，减少回退。但机轴需要被安装得离冠状轮非常近，因此轮齿与擒纵叉相碰时离轴很近，减少了杠杆作用，增加了摩擦力，造成擒纵机构的磨损以及走时的不精确。

　　 到了19世纪后期，逐渐开始流行轻薄款腕表，冠状轮都做得很小，因此磨损效果被放大，上紧发条时，钟表会运行得非常快，每天都会走快好几小时，因此机轴擒纵机构成为最不准确的擒纵机构，渐渐被其他擒纵机构所取代。