机械钟表构造及工作原理

机械钟表构造及工作原理

约在16世纪初就有时计的发明,最初是利用地心引力作为动力来源，这种时计只能安置在某一固定地方，例如高楼、墙壁上所挂的大钟，就是以链子系住用铁做成的重锤，并绕在轮上转动；后来才发明了利用弹簧的弹力使其运转，也就是现在钟表的发条.这种时计在体积上缩小了许多，宛如蛋大，可以装在衣袋内，这就是德国纽伦堡锁匠所发明的纽伦堡蛋（Nuremberg Egg)，这个表的零件全是以手工做成，因此费工费时，而且所作的每一只表个个不同。直到19世纪，渐渐发展到机器生产制造，质量才得以控制。直到目前为止，钟表结构的名称极不统一,即使在同一地区内亦有许多不同的称法或译名，而且世界各国对钟表零件亦缺乏统一规定。因此,瑞士ETA机芯制造厂首先采用了以号码数来代表，以便钟表业者在配购零件时能正确无误。不过各国厂牌机芯名称虽相同，但在结构上仍有差异，代号也会不同。钟表的运转是利用杠杆原理，就好像荡秋千般的来回重复，最基本的运作顺序是由发条→中心轮→第三轮→第四轮→擒纵轮→马仔→摆轮，然后摆轮的反作用力将马仔弹回原位的一种简谐运动。

发条盒是由钢条卷曲产生弹力所造成的力量。一般而言，发条盒又称一番车（Barrel），是由发条（Mainspring）、发条鼓（Barrel Drum）和发条鼓盖(Barrel Cover）所组成，并利用方孔齿轮(Ratchet Wheel）传动至中心轮等其它齿轮，是钟表运转最重要的基础结构，就好像人类的胃袋一样，将吃进来的食物转化为能量,由于这个简单的结构方便好用，所以从古至今变化并不大。

当您听到手表〝滴答〞〝滴答〞作响宛如节拍器不停地摆动时，字盘上的秒针也随着节奏转动，让我们立刻感受到时光的不断飞逝.造成这个节奏般的声响是由于摆轮（Balance Wheel)受力反作用至马仔(Lever）所产生的声音.摆轮系统是由合金制成并以游丝(Hairspring）造成反作用力藉由推动宝石（Impulse Jewel Pin）弹回马仔（Lever),一个完美的摆轮通常是以225度至270度的摆幅不停摆动，让时间永远生生不息。

钟表的主要结构,除了先前所提到的发条和摆轮,中间的主要轮系也是让时间运转的主要零件，它们就好比人类的血液不断接收发条盒传送过来的力量。这个主要轮系包含有：（1）中心轮,又称二番车（Center Wheel or 2nd Wheel）；（2)第三轮，又称三番车（3rd Wheel）；(3）第四轮,又称四番车（4th Wheel）;(4）擒纵轮，又称五番车（Escape Wheel）,这些齿轮分别担负起时、分、秒和等时节奏的传送功能。所有动力的开始从发条旋紧发送力量至中心轮、第三轮、第四轮、擒纵轮、卡子，再到摆轮，然后摆轮反作用力至马仔使其恢复之前所在位置，如此一来，整个运转过程即可周而复始。

平日我们看到手表上时、分及秒的指针显示，他们是如何藉由齿轮分配的呢？当发条提供力量至中心轮时，中心轮会以60分钟1圈的速度进行回转,到了第三轮时则开始产生变速情形，移转至第四轮则是以60秒1圈的速度进行回转。所以分针的显示是藉由中心轮的轴心所产生,秒针的显示是由第四轮的轴心所产生，至于时针的显示，则是藉由位于上机板连结分针轮的时轮来产生的。一般人会发现有些手表小秒针会在6点钟或9点钟方位，这就是依照第四轮的位置来决定。另外大秒针的设计则是在第四轮加装一传动齿轮系，使秒针的位置得以变换。